基于ANSYS Workbench的凸輪機(jī)構(gòu)多柔體動(dòng)力學(xué)分析及壽命預(yù)估.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)的凸輪機(jī)構(gòu)的摩擦磨損不僅在整機(jī)摩擦損失中占有一定比重，影響進(jìn)排氣節(jié)流損失或泵氣損失，還關(guān)系到整個(gè)配氣凸輪機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性以及使用壽命，進(jìn)而影響整機(jī)的工作可靠性。因此，正確分析凸輪機(jī)構(gòu)的摩擦狀況有助于提高配氣凸輪機(jī)構(gòu)的整體效率和延長(zhǎng)其使用壽命，有助于提高整機(jī)機(jī)械效率及其可靠性。
　　本文采用以ANSYS Workbench軟件模擬計(jì)算的方法對(duì)某船用柴油機(jī)凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其壽命進(jìn)行了預(yù)估，為制定其維

2、修制度提供了重要依據(jù)。
　　首先建立了配氣機(jī)構(gòu)的多柔體三維模型，對(duì)該配氣機(jī)構(gòu)中的凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，從而奠定了對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)瞬態(tài)分析的基礎(chǔ)。隨后本文計(jì)算了不同轉(zhuǎn)速下凸輪機(jī)構(gòu)在十個(gè)工作周期內(nèi)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并對(duì)其工作過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，凸輪面所受的最大應(yīng)力會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的增大而顯著增大，并且波動(dòng)也逐漸增強(qiáng)。在低速工況下會(huì)引起凸輪機(jī)構(gòu)一定程度的共振，會(huì)造成凸輪滾輪接觸面的不穩(wěn)接觸，使得接觸力波動(dòng)較大，而在中速工況下摩

3、擦狀況較為穩(wěn)定，摩擦力整體趨勢(shì)一致，最大應(yīng)力波動(dòng)較小。最后，在瞬態(tài)分析的結(jié)果的基礎(chǔ)上，應(yīng)用DesignLife軟件進(jìn)行了凸輪面的壽命預(yù)期估算。
　　文中對(duì)凸輪面的動(dòng)力學(xué)與壽命預(yù)估模擬計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際磨損狀況較為吻合。結(jié)果表明，凸輪機(jī)構(gòu)在中速工況下具有較長(zhǎng)的使用壽命，高速工況下最容易出現(xiàn)疲勞失效的情況，低速工況的共振現(xiàn)象也會(huì)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的使用壽命有較大的影響。本文還初步研究了不同材料對(duì)凸輪面壽命的影響，為凸輪材料的選擇提供合理的依據(jù)。