单缸四冲程柴油机结构特性分析与机体轻型化设计

摘要

该文首先从发动机的整机振动试验入手,对江苏江动集团有限公司生产的ZH1110柴油机进行了整机振动测试试验,了解它的振动规律和振动大小,为该机型作为动力装置提供必要的设计数据,为内燃机的振动检测、故障诊断、噪声分析等研究提供必要的参考依据,并进一步对其进行了振动烈度评级.该文从实验研究的角度出发,对ZH1110柴油机机体进行了模态试验分析.对机体模态试验的一些关键因素,如激振方法的选择、激振信号的比较和选择、测试系统的标定与核准、被测结构的支承、激振器与传感器的定位与安装等,进行了很好的选择与确定,从而得到了该机体的固有频率、模态振型、模态阻尼等一些有工程应用价值的试验结果,并且通过机体的模态振型找出了机体的薄弱部位,为其动态特性的改进提供了依据.通过对机体激励力的简化处理,合理选择单元形式、约束条件和边界条件,用ANSYS有限元分析软件对ZH1110柴油机机体进行了强度计算,得到了该机体的应力应变分析,并对计算结果进行了分析,为机体的改进设计提供了进一步的依据.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1单缸柴油机的发展概况

1.2现代设计理论和方法在内燃机设计中的应用

1.3 ZH1110柴油机机体轻量化设计的意义

1.4本论文的研究目的和主要内容

2振动模态试验分析和有限元分析的基础理论

2.1引言

2.2振动模态试验技术理论基础

2.2.1试验模态分析简介

2.2.2基本理论

2.2.3进行模态分析的一些注意事项

2.3有限元法的基础理论

2.3.1分析过程概述

2.3.2空间等参数单元分析

2.3.3机体结构有限元分析精度影响因素

3 ZH1110型柴油机整机振动试验研究

3.1引言

3.2振动度量参数和评价标准

3.2.1物理度量参数

3.2.2振动烈度及其评级

3.3 ZH1110型柴油机表面振动测试试验研究

3.3.1试验方法和测试系统

3.3.2试验结果分析

3.3.3 ZH1110柴油机振动烈度测量

3.3.4分析及结论

4 ZH1110型柴油机机体振动模态试验分析

4.1概述

4.2试验步骤

4.2.1试件支承方法

4.2.2确定激励方法

4.2.3测点的选取及传感器的布置

4.2.4测试仪器及其连接方式

4.2.5数据采集

4.2.6传递函数与相干函数

4.2.7进行模态拟合

4.2.8振型编辑与动画显示

4.3试验结果

4.4试验结果分析

4.5结论

5 ZH1110型柴油机机体强度有限元分析

5.1概述

5.2机体有限元模型的建立

5.2.1单元类型的选取

5.2.2节点的分布

5.2.3柴油机缸体激励力的计算

5.2.4约束和边界条件的处理

5.3计算结果及分析

5.3.1最大气体压力工况

53.2最大活塞侧向力工况

5.4本章小结

6 ZH1110柴油机机体的改进设计

6.1概述

6.2 ZH1110机体的局部结构改进

6.2.1气缸盖侧机体下端

6.2.2气缸盖侧机体上端

6.2.3机体后端下侧

6.2.4其它局部修改

6.3改进后的机体CAD模型

6.4新机体的强度校核

7全文总结

参考文献

致谢