双质量飞轮动刚度测试试验台可靠性研究

摘要

汽车双质量飞轮动刚度测试试验台是以汽车传动系统结构为参照，以双质量飞轮为主要研究对象而设计的一个试验平台，其主要功能是为了研究双质量飞轮动刚度特性。在恶劣的模拟试验过程中，由于振动产生的问题，例如共振频率下零部件所受应力是否能够满足强度、刚度要求，以及扭转振动之外的附加横向振动对试验台整体的影响等等，均在对最终的实验结果产生一定影响，甚至对试验台造成直接损坏。因此，对试验台系统中的主要零部件及整个试验台系统进行可靠性设计分析有着现实的价值和意义。
　　 本文以试验台为研究对象，主要从有限元静态、动态以及疲劳可靠性方面展开研究:(1)极限载荷下试验台关键零部件静态强度分析计算;(2)试验台整体模态振型以及固有频率计算分析;(3)关键零部件及试验台系统可靠性分析;(4)双质量飞轮疲劳寿命的虚拟预测。
　　 首先介绍了双质量飞轮技术以及试验台的研发现状，初步了解了可靠性设计理念，并提出了本文研究的目的与意义。
　　 其次，对试验对象（双质量飞轮）的工作状态做了简要分析，并详细介绍了试验台工作原理以及其系统组成部分。
　　 第三，以有限元法思想和理论为基础，联合运用有限元分析软件Hypermesh和Ansys对极限载荷下试验台关键零部件静态强度进行了计算，得到了强度应力值，为后续可靠性分析做好基础准备工作。
　　 第四，在Hypermesh有限元分析环境下对试验台整体动态性能进行了分析，得到了试验台的前十阶固有频率以及相应的振型，通过对各阶振型的进行一一分析，了解了固有频率和振型的影响因子。根据振型中体现出的支撑结构刚性较差这一问题，优化改进相关结构尺寸进行模态分析得到新的固有频率值，分析证明一阶固有频率得到提高，试验台可靠性得到提升。
　　 最后，通过对可靠性分析理论以及现有的分析方法的了解，对试验台系统主要零部件进行可靠性建模，分析计算得到其可靠度，并在此基础上对试验台系统的可靠性进行分析。除此之外，运用疲劳损伤理论，利用专业疲劳分析软件MSC.Fatigue对双质量飞轮怠速工况下的疲劳寿命进行了预测，得到分析结果表明该飞轮的可靠性寿命足够，满足实际工作要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 双质量飞轮技术及试验台研究现状

1．2．1 双质量飞轮技术的研究现状

1．2．2 DMF试验台的研发现状

1．3 可靠性设计理论研究概况

1．4 本文研究的目的与意义

1．5 研究内容与论文结构

第2章 双质量飞轮动刚度测试试验台系统设计

2．1 试验对象简介

2．1．1 双质量飞轮式扭振减振器

2．1．2 DWF工作状态分析

2．2 试验台工作原理

2．3 试验台的设计

2．3．1 动力系统

2．3．2 传动系统

2．3．3 负载系统

2．3．4 测试系统

2．4 本章小结

第3章 试验台有限元静态强度分析

3．1 Hypermesh与Ansys软件介绍

3．2 试验台主要零部件静态强度分析

3．2．1 主飞轮连接轴的有限元分析

3．2．2 副飞轮连接轴的有限元分析

3．2．3 小套筒的有限元分析

3．2．4 副飞轮法兰盘的有限元分析

3．2．5 测功机连接法兰的有限元分析

3．3 本章小结

第4章 试验台有限元模态分析

4．1 模态分析基本理论

4．2 有限元计算模型的建立

4．2．1 有限元分析精度影响因素

4．2．2 模态分析的建模准则

4．2．3 模型的简化原则

4．2．4 模型的网格划分

4．3 试验台的有限元模态分析

4．3．1 试验台模态计算

4．3．2 计算结果分析

4．4 本章小结

第5章 试验台系统的可靠性分析

5．1 机械系统可靠性分析理论

5．1．1 应力-强度分布干涉理论

5．1．2 应力-强度均呈正态分布时的可靠度

5．2 试验台主要零部件可靠性分析

5．2．1 主飞轮连接轴的可靠度计算

5．2．2 副飞轮连接轴的可靠度计算

5．2．3 其他零部件的可靠度计算

5．2．4 试验台系统的可靠性分析

5．3 双质量飞轮的疲劳寿命分析

5．3．1 MSC．Fatigue简介

5．3．2 材料的疲劳属性分析

5．3．3 疲劳寿命计算

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢