曲轴的热-特性分析

《曲轴的热-特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、曲轴的热-特性分析[摘要]曲轴是汽车发动机中最重要的部件，同时也是承受载荷最复杂的部件。其结构参数和加工工艺水平不仅影响着整机的尺寸和重量，也在很大程度上影响着发动机的可靠性与寿命。因而曲轴的热特性分析的研究是发动机设计必不可少的重要组成部分。本课题采用有限元ANSYS软件对曲轴单元进行了热一结构耦合分析，研究其在工作状态下的温度场分布、曲轴的温升及热变形情况。主要研究内容如下：1）建立了曲轴的有限元分析模型，研究不同热边界条件对曲轴变形的影响。2）对计算结果进行相关分析，分析热变形对曲轴运动的

2、影响。3）提出减少或改善热变形的思路或方法。[关键词]曲轴，有限元法，热-结构耦合Thermal-structuralanalysisofthecrankshaftABSTRACT：Crankshaftisthemostimportantpartofautomotiveengines,butalsobeartheloadofthemostcomplexparts.Itsstructureparametersandlevelofprocessingeffectnotonlythedimension

3、sandweightofthemachine,istoalargeextentwiththereliabilityandservicelifeoftheengine.Modalanalysisofthermaldeformationofcrankshaftstrength,andimportantcomponentofresearchisessentialtothedesignoftheengine.ThisprojectaimsusingfiniteelementsoftwareANSYSth

4、ermal-structurecouplinganalysisoncrankshaftunitandstudyonitsinworkingconditionoftemperaturefielddistribution,temperatureandthermaldeformationofthecrankshaft.Mainresearchcontentsareasfollows:1)Establishedacrankshaftfiniteelementanalysismodeltostudythe

5、differentthermalboundaryconditionsonthecrankshaftdeformation.2)Calculationofcorrelationandtheanalysisofeffectsofthermaldeformationoncrankshaftmovementisapplied.3)Approachesormethodsofhowtoreduceorimprovethethermaldeformationisprovided.Keywords：Cranks

6、haft,Finiteelementmethod,Thermal-structurecoupling目录目录11.绪论11.1课题研究背景11.2课题研究的目的和意义11.3国内外研究现状21.3.1曲轴有限元网络生成技术21.3.2曲轴复杂边界条件的确定与施加42.有限元及ANSYS简介62.1有限元介绍62.1.1有限元的发展历史62.1.2有限元的基本概念82.1.3有限元法的一般步骤82.1.4有限元法的发展趋势92.2ANSYS软件102.2.1ANSYS软件介绍112.2.2用ANS

7、YS求解的基本步骤112.2.3热结构耦合分析简介123.曲轴的设计153.1曲轴的工作条件和设计要求153.2曲轴的结构形式及其选择163.3曲轴材料选择及毛坯制造184.ANSYS中曲轴的建模及有限元分析204.1实体建模技术的研究204.2曲轴有限元模型的建立214.2.1曲轴的建模214.2.2曲轴的载荷计算254.2.3曲轴网格的划分274.2.4曲轴在ANSYS中的分析结果29I5.总结与期望41I5.1总结415.2展望41致谢43参考文献44II1.绪论1.1课题研究背景曲轴是发

8、动机中最重要、载荷最复杂的零件之一。曲轴承受着气缸内的气体压力及往复和旋转质量惯性力引起的周期性变化的载荷，并对外输出扭矩，理论和实践表明,曲轴的工作环境温度都是比较高的，这样容易引起曲轴产生较大的热变形，影响曲轴的运动，更为严重的可能导致曲轴的失效，而一旦曲轴失效，就可能引起其他零件也随之受到影响。所以对于发动机曲轴，了解热对曲轴的变形及运动的影响，对于提高发动机的寿命，曲轴的设计和改进，具有重要意义。有限元法随着计算机科学的发展，在包括汽车发动机在内的几乎所有工程领域得到愈来愈广泛的运用。有