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船用柴油机曲轴强度计算分析-动力机械及工程专业论文
万方数据
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分类号: 密级:
U D C : 编号:
工学硕士学位论文
船用柴油机曲轴强度计算分析
硕 士 研 究 生 :李保儒
指 导 教 师 :李晓波 教授 学 位 级 别 :工学硕士
学 科 、 专 业 :动力机械及工程
所 在 单 位 :动力与能源工程学院 论文提交日期 :2014 年 01 月 07 日 论文答辩日期 :2014 年 03 月 15 日 学位授予单位 :哈尔滨工程大学
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Classified Index: U.D.C:
A Dissertation for the Degree of M. Eng.
Calculation Analysis for Strength of Marine Diesel Engine Crankshaft
Candidate: Li Baoru
Supervisor: Pro. Li Xiaobo
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Power Machinery and Engineering
Date of Submission: January.7,2014
Date of Oral Examination: March.15,2014
University: Harbin Engineering University
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哈尔滨工程大学
学位论文原创性声明
本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。
作者(签字):
日期: 年 月 日
哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明
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作者(签字): 导师(签字):
日期: 年 月 日 年 月 日
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船用柴
船用柴油机曲轴强度计算分析
摘 要
曲轴作为柴油机最重要的运动部件之一,具有造价昂贵、结构复杂、加工困难以 及受力复杂多变、工作环境恶劣等特点,其可靠性和寿命很大程度上决定了柴油机工 作的可靠性及使用寿命。
本文应用国际船级社协会推荐的曲轴强度计算方法计算了某型柴油机曲轴主轴颈 圆角和曲柄销圆角处的应力和疲劳安全系数。应用有限元仿真法对该曲轴进行了静态 应力分析。建立了曲轴单位曲柄和主轴承三维实体组装模型,应用 Ansys-Workbench 软件,对曲轴进行了静态应力分析。考虑了主轴承和曲轴的接触关系和变形问题,采 用柔体-柔体绑定接触算法,分析了曲轴在压缩在上止点和排气下止点位置处的应力和 应变分布规律以及安全系数,并与国际船级社协会计算方法的结果进行了对比分析。 计算分析了不同曲臂尺寸和主轴颈圆角半径的曲轴应力分布情况,研究了曲轴尺寸和 主轴颈圆角半径对该曲轴强度的影响规律。
在上述工作的基础上,应用 Ansys-Workbench 软件对曲柄连杆机构进行瞬态动力 学分析。建立了曲柄连杆机构的计算模型,将气缸内的压力曲线以载荷步的形式加载 到活塞顶面上,分析了曲轴在一个工作循环下的应力和应变分布情况,并将压缩上止 点和缸内气体爆发压力时刻曲轴的应力分布情况和曲轴静态仿真结果作对比分析,并 采用非对称循环下构件的疲劳强度计算法对曲轴进行疲劳强度校核。
最后利用多体动力学分析软件对曲轴轴系进行多体动力学分析,计算了一个工作 循环内的曲轴的振动和转速波动以及曲臂受力情况。计算结果显示该曲轴在实际工作 中运转平稳,各曲柄臂受力均匀,且具有足够的疲劳强度和刚度,满足设计要求。
关键词:曲轴;强度;有限元;多体动力学;动态计算;
船用柴
船用柴油机曲轴强度计算分析
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ABSTRACT
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