【正文】 SDe245 發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)運動學(xué)、動力學(xué)分析及計算； 東風(fēng)康明斯 ISDe245 發(fā)動機曲軸的工作條件與設(shè)計要求 ； 東風(fēng)康明斯 ISDe245 發(fā)動機曲軸的結(jié)構(gòu)類型與材料 ； 東風(fēng)康明斯 ISDe245 發(fā)動機曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計（軸頸、曲柄臂、平衡重、油道） ； 東風(fēng)康明斯 ISDe245 發(fā)動機曲軸疲勞強度分析與校核 ； 利用 ansys 進行東風(fēng)康明斯 ISDe245 發(fā)動機曲軸的計算分析（包括劃分有限元網(wǎng)格、確定載荷工況、設(shè)定邊界條件、變形分析、應(yīng)力分析、模態(tài)分析 等） 。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士論文評選機構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān) 。武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） _______________________________________________________________________________ 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 ansys 的東風(fēng)康明斯 ISDe245 發(fā)動機曲軸設(shè)計及計算分析 學(xué)院（系）： 汽車工程學(xué)院 專業(yè)班級： 熱動 0903班 學(xué)生姓名： 周兆華 指導(dǎo)老師： 段海濤 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） _______________________________________________________________________________ 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中 特別加以標注引用的 內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 作者簽名： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 本學(xué)位論文屬 于 保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書 不保密囗 。 要求完成的主要任務(wù)： 畢業(yè)設(shè)計說明書字數(shù)不少于 10000 字； 制圖量不少于 2 張 0 號圖紙（圖紙要求包含裝配圖和零件圖），其中手繪圖紙量折合不得少于 1 張 1 號圖紙，手繪圖紙不得與機繪圖紙重復(fù)； 畢業(yè)設(shè)計文獻檢索不少于 10 篇，其中 2 篇英文（須英漢對照），文獻檢索摘要每篇至少 200 字； 開題報告不少于 1400 字； 翻譯與課題相關(guān)的外文資料約 20210 個印刷字符，譯成中文不少于 5000 字； 畢業(yè)設(shè)計周記每周記載不少于 800 字。曲軸在周期性變化的氣體力、慣性力及其力矩的共同作 用下工作，其承受彎曲和扭轉(zhuǎn)交變載荷。隨著柴油機向高速化、緊湊化方向發(fā)展 ,柴油機主要零部件的載荷和工作條件也更加苛刻。因此 ,為了提高整機性能 ,工作可靠性 ,并且考慮到操作人員的安全問題 ,我們必須在原有的曲軸連桿機構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)上對其進行優(yōu)化改進。曲軸在結(jié)構(gòu)上基本上由若干個單元曲拐構(gòu)成，即一個曲柄銷，左右兩個曲柄臂和左右兩個主軸頸構(gòu)成一個單元曲拐。減小曲軸在工作狀態(tài)下過渡圓角處的應(yīng)力集中則是設(shè)計曲軸時的一個難點。但由于試驗條件的不一致和試驗件數(shù)量少 ,導(dǎo)致研究結(jié)果往往存在 很大差異 ,無法建立比較系統(tǒng)的計算方法 ,因此曲軸強度計算主要還是依據(jù)國外的相關(guān)資料和經(jīng)典計算公式。 對于具體的曲軸設(shè)計 ,依據(jù)原有的設(shè)計方法是否有效 ,或者是否能使曲軸達到最佳狀態(tài)，這些必須用試驗來驗證。但總體來看 ,已有的曲軸有限元分析的研究對象都是針對某種具體型號曲軸 ,而且從模型和邊界條件的處理上存在較大的差別 :在模型方面 ,二維平面模型和三維的單武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） _______________________________________________________________________________ 拐、 1/4 和 1/2 拐乃至整體模型都有采用，載荷處理上一般只考慮了單一受載情況 ,而忽略了扭矩和慣性力 的作用，連桿軸徑表面作用力和主軸頸約束采用不同的簡化處理方法。因此 ,不僅要對曲軸進行靜態(tài)的應(yīng)力計算 ,還有必要進行動態(tài)特性分析。本文采用基于 ANSYS 的模擬分析計算方法研究曲軸強度 ,通過比較各種設(shè)計方案的結(jié)果來得到曲軸設(shè)計的最優(yōu)解。 基本內(nèi)容： 本文以東風(fēng)康明斯發(fā)動機有限公司 ISDe245 增壓柴油機曲軸為研究對象 ,以 ANSYS 軟件為主要研究工具，采用有限元計算法 FEA 對其進行應(yīng)力計算 ,在此基礎(chǔ)上利用試驗優(yōu)化技術(shù)對曲軸進行優(yōu)化改進設(shè)計 ,包括對其的運動學(xué)和動力學(xué)分析，通過試驗優(yōu)化技術(shù)找出該曲軸的最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案。 本文的主要內(nèi)容包括 : (l)對原模型進行試運算 ,考查邊界條件的正確性 ,在參數(shù)化實體建模的基礎(chǔ)上分析整體曲軸的強度 ,并比 較了曲軸有限元分析中不同的邊界約束條件對結(jié)果的影響。 (2)在對原曲軸進行分析的基礎(chǔ)上 ,提出改進方案 ,分析曲軸圓角應(yīng)力的影響因素，并進行多因素多水平的試驗優(yōu)化設(shè)計 ,從中找出最佳結(jié)構(gòu)方案。 技術(shù)方案： 通過國內(nèi)外的曲軸強度研究現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn) ,當前曲軸軸系研究的重點內(nèi)容主要集中在軸系的動態(tài)特性上。 （ 1）對曲柄連桿機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括軸頸、曲柄臂、平衡重、油道的設(shè)計。 （ 2）對曲軸進行有限元分析。通過對曲軸的受力分析，確定載荷分布狀況和邊界條件，其中包括對軸頸分布載荷的計算，曲軸旋轉(zhuǎn)慣性力和重力的分析，曲軸約束條件的處理。 （ 3）對曲軸進行模態(tài)分析。 周次 (時間 ) 工作內(nèi)容 1～ 2(~) 確定選題，校內(nèi)搜集資料和外文翻譯資料。 4～ 5(~) 赴外地實習(xí)，搜集資料，提交實習(xí)日記、實習(xí)報告。 8～ 10(~) 提交開題報告和外文翻譯譯文，開始繪圖。 14(~) 論文（設(shè)計）、圖紙審查和打印。 17(～ ) 畢業(yè)設(shè)計答辯 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） _______________________________________________________________________________ 目錄 摘 要 .............................................................. 1 Abstract............................................................ 2 1緒論 .............................................................. 3 引言 ........................................................ 3 課題研究的目的及意義 ........................................ 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .............................................. 3 本論文的主要工作 ............................................ 4 2 有限元技術(shù)及 ANSYS 軟件 ............................................ 4 有限元技術(shù) .................................................. 5 有限元法的基本概念 ..................................... 5 有限元技術(shù)的發(fā)展趨勢 ................................... 5 ANSYS 軟件 ................................................... 5 ANSYSY 特點與主要功能 .................................. 5 3 曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度校核 ............................................ 6 曲軸的工作條件與設(shè)計要求 .................................... 6 曲軸的結(jié)構(gòu)類型與材料 ........................................ 7 曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................... 7 軸頸的設(shè)計 ............................................. 8 曲柄臂的設(shè)計 ........................................... 8 平衡重的設(shè)計 ........................................... 8 油道的設(shè)計 ............................................. 9 曲軸疲勞強度分析與校核 ................................. 9 4 基于 ANSYS 的曲軸結(jié)構(gòu)的有限元分析 ................................. 11 曲軸整體模型的生成 ......................................... 11 單元類型的選擇 ............................................. 12 材料屬性的定義 ............................................. 13 有限元網(wǎng)格的劃分 ........................................... 13 載荷分布狀況的確定 ......................................... 15 邊界條件的簡化及處理 ....................................... 15 力邊界條件的處理 ...................................... 16 曲軸有限元分析的結(jié)果 ....................................... 18 應(yīng)力分析 .............................................. 18 應(yīng)變分析 .............................................. 19 5 曲軸的模態(tài)分析 ................................................... 22 基于 ANSYS 的有限元模態(tài)分析的基本過程 ....................... 22 ISDe245 發(fā)動機曲軸的模態(tài)分析 ................................ 23 有限元模型的建立 ........................................... 23 模態(tài)結(jié)果分析 .......................................... 23 6 曲軸設(shè)計的改進方案與優(yōu)化措施 ..................................... 27 模型的建立與計算假設(shè) ....................................... 27 優(yōu)化方案的提出 ............................................. 27 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） _______________________________________________________________________________ 7 課題總結(jié)及展望 ................................................... 29 課題的總結(jié) ................................................. 29 今后工作的展望 ............................................. 29 參考文獻 ..................................