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作为最常用的汽车动力装置,四缸直列式发动机内部惯性力系中力及力矩的不平衡,是发动机产生振动和噪声的重要原因。而四缸机无法依靠自身或曲轴上的平衡重来消除二阶往复惯性力造成的振动,因此,现在开发的发动机一般都通过安装平衡轴总成来最大限度地降低发动机的运转不平衡。针对某型配备平衡轴总成的发动机在台架试验时出现的平衡轴壳体断裂问题,对此进行专项研究,以解决存在的平衡轴壳体断裂问题。本文以发动机平衡轴总成为研究对象,利用UG、ADAMS、ANSYS Workbench等软件对平衡轴壳体进行结构分析及优化,具体工作包括以下内容:(1)按照平衡轴总成的二维图纸,应用UG软件进行平衡轴总成各部件的实体建模及装配。(2)向ANSYS Workbench软件中导入简化后的平衡轴总成三维模型,对其进行模态分析,通过对比提取的前六阶模态频率和计算得到的平衡轴工作频率,排除壳体是由于刚度不足,模态频率低而发生断裂。(3)应用ADAMS软件对平衡轴总成进行多体动力学分析,得到平衡轴壳体各轴承孔的受力情况,以此作为强度分析及疲劳分析的边界条件。(4)应用ANSYS Workbench软件对平衡轴壳体进行强度分析,得到四种工况的最大应力结果,最大应力值最大为181.66MPa,低于壳体材料YL113的抗拉强度228MPa,排除壳体结构是由于强度不足发生断裂。(5)应用平衡轴总成多体动力学分析获得的壳体受力-时间历程作为疲劳载荷谱进行平衡轴壳体疲劳分析,可得平衡轴壳体最小寿命约为20.55小时,与壳体在进行台架试验时发生断裂的时间基本一致。因此,确定壳体的断裂原因为重复加载引起的应力疲劳失效。(6)根据疲劳分析结果,采用第二代非支配分类遗传算法,应用ANSYS Workbench软件对平衡轴壳体进行结构优化。(7)对优化后的壳体结构再次进行有限元分析,优化结果验证表明,该方法有效地解决了平衡轴壳体的断裂问题。本文是集建模、分析、优化于一体的研究,为平衡轴壳体结构断裂问题的解决提供了有效的方法,为他人确定机械结构断裂原因及解决机械结构断裂问题也起到了借鉴作用。