柴油机曲轴系统动态特性与冲击响应研究

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5、姓名：明章杰申请学位级别：硕士专业：动力机械及工程指导教师：宋希庚15720071220大连理工大学硕士学位论文摘要曲轴的强度设计是柴油机设计中的一个重要部分。由于曲轴振动会在很大程度上影响曲轴的强度，所以曲轴的强度设计需要考虑振动的影响。曲轴振动主要有扭转振动、弯曲振动、纵向振动，曲轴的振动在一定程度上放大了曲轴应力，进一步威胁着柴油机正常运行。特别地，当激励频率与曲轴固有频率相等或接近时即发生共振，对曲轴可靠性构成很大的威胁。对于舰船柴油机。其曲轴长，其扭转共振频率对应的转速往往在柴油机工作转速范围之内，所以发生扭转共振可能性比较大。扭转共振引起大的扭转振幅，

6、轻则影响凸轮轴的正常工作，恶化进排气定时效果，重则使曲轴扭断造成事故损失。特别地，当舰船柴油机曲轴系统在非接触水下爆炸冲击的特殊情况下，瞬间受到极大冲荷，很可能遭到破坏，所以有必要进行曲轴系统冲击下动态响应分析。本文建立了仿真计算模型，在此基础上进行了正常工况和冲击工况下的柴油机轴系动力学分析和曲轴振动强度分析。具体包括如下内容：首先，根据不同的简化程度建立了某１６Ｖ２４０柴油机轴系几种有限元模型并进行了有限元模态分析，并将这几种计算结果进行了对比分析：建立了轴系扭振计算的轴．盘模型及简化模型，在此基础上分别运用了Ｈｏｌｚｅｒ表格法和能量法进行了轴系的自由振动计算

7、和强迫振动计算，将其结果与模态分析结果及振动测试结果进行了对比。157其次，根据下文多体动力学模型的需要建立了轴系缩减有限元模型，在此基础上建立了轴系多体动力学分析模型，进行了柴油机额定转速下的正常工况下包括轴承力、轴系自由端扭转位移、主轴承轴心轨迹等参数的多体动力学分析；根据曲轴动应力计算的需要，建立了用于曲轴应力恢复计算的单拐．梁精细模型，并进行了曲轴瞬态动应力计算及疲劳强度分析。最后，对非接触水下爆炸冲击波进行理想化建模，根据典型冲击形式将实际冲击抽象为如下３种具有特定波形的冲击波：半正弦脉冲、锯齿波脉冲和对称式梯形脉冲，并将这３种冲击形式作为冲击载荷加载到

8、上文轴系动