重汽WD615柴油发动机曲柄连杆的疲劳强度分析

摘要

在设计阶段对汽车零部件的模态、强度、刚度和疲劳进行准确的分析,可以明显缩短产品开发时间。有限元理论、多体动力学理论和疲劳理论为汽车零部件设计提供了先进手段,通过对汽车零部件虚拟模型的分析,可以找出在设计阶段存在的问题。这样既可以大大缩短汽车的研发时间,又可以节约研发经费。
　　论文以重汽WD615柴油发动机曲轴连杆为研究对象,基于该发动机的真实尺寸,在三维绘图软件Catia中建立了连杆、曲轴、活塞、活塞销的几何模型,并将它们装配成型,在多体动力学软件Adams中建立了刚体曲轴连杆模型;利用有限元软件MSC.Patran/Nastran分别对曲轴、连杆进行模态分析,得到了曲轴、连杆的模态中性文件,用于替换刚体曲轴、连杆,建立刚-柔混合的曲轴连杆模型;在Adams/Durability中对曲轴、连杆进行模态应力恢复MSR,得到了曲轴、连杆的时间-载荷历程,并将其用于曲轴、连杆的全寿命疲劳分析,从而得到了曲轴、连杆的疲劳寿命的分布情况和最危险点的寿命值。结果表明,这种分析方法可以方便经济的在产品设计阶段预估发动机曲柄连杆的疲劳寿命。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 疲劳发展史及研究现状

1.3 课题研究内容

第二章 多体动力学和疲劳理论

2.1多体系统动力学理论

2.2 疲劳基本概念

2.3疲劳累计损伤理论

2.4 本章小结

第三章 曲柄连杆多刚体动力学仿真

3.1 曲柄连杆机构动力学

3.2 曲轴轴系三维几何模型

3.3 曲轴连杆多刚体动力学模型

3.4 多刚体动力学仿真

3.5 本章小结

第四章 曲柄连杆的刚-柔混合模型

4.1 有限元软件MSC.Patran/Nastran

4.2 连杆和曲轴的模态中性文件

4.3 曲轴连杆刚-柔混合模型

4.4 刚-柔混合模型仿真

4.5 本章小结

第五章 疲劳寿命预测

5.1 疲劳分析软件MSC.Fatigue简介

5.2 连杆疲劳分析

5.3 曲轴全寿命（S-N）疲劳分析

5.4 本章小结

结论与展望

总结

展望

参考文献

致谢