一、活塞连杆机构的复合变形模拟（论文文献综述）
吉江[1]（2021）在《有阀线性压缩机单向阀组多参数影响规律研究》文中研究指明伴随着国家空间探测任务的发展战略,液氦温区深低温制冷系统是实现空间探测任务的基础。根据深空探测不同的需求,探测器工作所需的制冷温度差异也比较大。机械式制冷机技术的迅速崛起使得大量的制冷机在空间探测任务中扮演十分重要的角色。由线性压缩机驱动的氦工质Joule-Thomson（J-T）制冷机凭借着高效率、结构紧凑、高可靠性等诸多优势得到了广泛的应用。而有阀线性压缩机则是在线性压缩机吸排气孔处设置一组进排气阀,通过阀片的单向截止作用,将工质的交变流动状态转换为单向流动。同时利用单向阀片力的平衡方程建立高低压力差,使得整个系统达到一定的压比,满足JT节流制冷对压比的需求。作为线性压缩机中的关键部件,对于单向阀结构参数、表面应力、运动特性等的研究对有阀线性压缩机性能和可靠性的提升尤为重要。据此,本文开展了以下研究工作:系统地阐述了线性压缩机和气阀的国内外研究状况,对基于计算机技术的有限元仿真方法进行了概述。并从线性压缩机和气阀的基本结构,工作原理以及气阀的基本要求等方面进行了介绍。作为有阀线性压缩机的关键部件,气阀设计的好坏对压缩机的输出特性起到了决定性的作用。首先,理论分析了流经气阀的阻力损失的来源以及影响压力损失大小的主要因素,从气阀升程和阀孔直径两方面展开对阀座流通面积和阀隙流通面积的研究。模拟计算了阀片不同升程和阀孔尺寸下,流经气阀的阻力损失,并通过静力学分析了气阀升程对其表面应力分布产生的影响。实验研究了不同气阀升程和阀孔直径对流经气阀的压力损失的影响。结果表明,合理的阀片升程下,压缩机压力损失降低了36.4%,与理论分析和模拟计算得到的规律保持一致。得到在设计气阀时,应合理考虑气阀升程和阀孔直径,尽可能增加气阀的流通面积,提高吸排气效率的结论。为了研究压缩机热力过程中流体工质压力的变化以及气阀的运动情况,本文基于气阀刚性体特征建立了流固耦合计算模型。实现了对压缩机热力过程的流固耦合求解计算,获得了循环过程中压缩机气缸内的压力、质量流率、气阀表面压差以及气阀位移的变化情况。并且通过实验验证了压缩机循环流固耦合模型能够完整的模拟压缩机工作过程的热力循环过程。流固耦合方法的建立为揭示气体流动和气阀运动耦合关系的求解以及合理的气阀结构设计提供了依据和方法。基于流固耦合计算得到的气阀表面压力变化情况,运用瞬态动力学计算了阀片在打开和关闭过程中的位移和速度随时间的变化情况。依据计算得到的阀片位移随时间的变化曲线,可以判断阀片在启闭过程中与升程限制器的碰撞反弹过程以及阀片是否处于非正常工作状态。通过分析不同刚度的阀片其运动特性曲线的差异,得出了从减小阀片颤振、改善阀片延时关闭现象、降低吸气过程气体回流损失、提高吸气进气量等方面考虑,本文研究的阀片的刚度应设置在478.7N/m左右的结论。搭建了气阀刚度对压缩机性能影响规律探究的实验台,发现刚度为478.7N/m的进气阀片在相同的条件下可以达到较大的压比和流量。其在表面压差作用下,能够迅速打开并及时关闭,具有较好的压缩机输出性能,与模拟分析的结论一致。
李秀春[2]（2021）在《大功率柴油机活塞组密封和摩擦特性研究及结构参数优化》文中认为随着发动机行业的飞速发展,高转速,高密度,低耗能成为其重要的发展方向,活塞组件的工作环境也愈发苛刻[1]。爆发压力的提升,对柴油机的密封组件提出要求和挑战,柴油机活塞组的摩擦损失功占比较高,造成柴油机的工作效率的降低。本文通过对活塞及活塞环的受力和运动状态进行理论分析,考虑缸套环组表面形貌、弹性变形,结合AVL-Piston&Rings软件建立了单缸分析模型,分析活塞和活塞环结构参数对单缸平均窜气量和环组摩擦损失功的影响。计算了活塞的刚度矩阵,按换热条件的不同将活塞和缸套进行区域划分,由AVL Boost得到的缸内燃烧温度和换热系数,计算得到活塞缸套温度场和热变形,并修正了活塞及缸套的型线。评估了活塞的曲轴偏置、销偏置、配缸间隙和型线中凸点高度对窜气量和摩擦损失功的影响,通过正交试验和极差分析得出活塞体的优化方案,以及活塞体参数对窜气量和摩擦损失的影响主次顺序。以活塞环组为研究对象,对环组的开口角度进行全因子试验,发现一环开口角度在150°,三环开口角度在270°时窜气量低,环组摩擦损失功小。以活塞环-缸套的表面形貌为研究对象,研究纹理方向和粗糙度对密封特性和摩擦功耗的影响,并得到环组较优的活塞环运动面型线。对不同环组配合下的开口间隙、背隙、侧隙进行了仿真分析,研究了其对密封和摩擦特性的影响规律。设计了8因子析因试验得到活塞环结构参数对窜气量和摩擦损失功的影响主次顺序。采用BP神经网络和遗传算法,以环组的侧隙、开口间隙为设计变量,窜气量和摩擦损失功为优化目标建立了非线性模型,得到了帕累托最优目标解和对应活塞环组的最优参数,与仿真值对比验证了预测模型的正确性,提高了密封性能降低了摩擦损失功,为活塞环组的设计提供了参考。
刘碘卉[3]（2021）在《某发动机连杆的动力学分析及结构优化》文中研究指明连杆是发动机的核心零部件之一,在发动机工作过程中承受着气压力和往复惯性力所产生的交变载荷,并负责将活塞受到的力传递到发动机曲轴转化成扭矩。因此连杆的工作状态直接影响到发动机工作的稳定性与可靠性。对于无人机专用发动机而言,除了要确保各零部件工作可靠性还需要对各个零部件进行轻量化。本文以所在团队正向开发的无人机专用发动机的连杆组为研究对象,对连杆组的各个零件进行三维建模。通过Hyper Mesh对连杆组进行了有限元模型的建立,并对其进行了模态分析验证其准确性。通过模态分析的结果可以确认连杆有限元模型网格误差在合理范围内,可以用于后续分析。根据多体动力学仿真计算的要求对连杆的有限元模型进行了模态缩减,根据发动机实际参数进行了连杆多体动力学模型的搭建。对多体动力学模型进行验证后,得到了连杆在发动机工作循环中任意时刻的动态载荷分布,并将其输出为连杆有限元分析的载荷边界条件,通过ABAQUS进行分析得到了连杆的动应力分布。基于连杆的动力学分析和动应力结果,确定了连杆具有一定的轻量化设计空间。对连杆进行了拓扑优化和尺寸优化,通过拓扑优化为后续的尺寸优化指明了方向。后续通过ISIGHT多学科设计优化软件集成多个有限元分析软件对连杆进行约束应力、应变条件下的尺寸优化。通过DOE采样构建了近似模型,并通过多岛遗传算法对近似模型进行寻优求解。将得到的设计值回代到有限元模型中进行仿真分析,并与响应面的预测结果对比,确保了近似模型寻优结果的准确性。进行结构优化后的连杆质量减小了59g,对优化后的连杆进行疲劳强度分析和台架试验,证明优化后的连杆安全可靠。
顾灿松[4]（2020）在《基于热弹性流体耦合的发动机振动噪声预测方法研究》文中提出发动机是整车最主要的振动噪声来源之一,严重影响车辆NVH（Noise Vibration and Harshness,振动、噪声和不平顺性）性能。当前,发动机NVH性能的开发主要依赖于数值模拟技术和试验验证。然而,在工程实际中往往由于忽略了发动机主轴承、活塞系等主要摩擦副的弹性和热力学特性的耦合作用,导致发动机的实际NVH性能相对于仿真结果存在较大偏差,从而影响了产品的开发和投产。针对目前发动机振动噪声预测分析中存在的中高频NVH问题,本文基于热弹性液力润滑理论（Thermal Elastohydro-dynamic,TEHD）,对影响整机振动噪声预测结果的曲轴系统、活塞系、涡轮增压器的动力学特性进行了理论分析与计算,比较了采用不同润滑模型对动力学分析结果的影响,建立了多种仿真分析模型,以探索发动机主要摩擦副油膜的传热和流动对发动机振动噪声中高频特性的影响规律。本文具体工作如下:（1）提出了考虑主轴承油膜传热效应的曲轴中高频振动响应分析方法。该方法建立了热弹性液力润滑理论的曲轴-轴承系统动力学分析模型,该模型将曲轴、飞轮、减振器综合建模,考虑了主轴承实际运行时油膜的传热特性和流动特性;从时域和频域的角度分析了考虑油膜传热效应后轴承力、轴承力矩的差异,分析和讨论了刚性机体振动响应特性。数值计算结果显示,与弹性流体润滑模型（Elastohydro-dynamic,EHD）的动力学响应分析结果相比,TEHD模型计算的最大油膜压力、最小油膜厚度较EHD模型低,粗糙接触压力要高于EHD模型,说明传热过程改变了润滑油的力学性能,润滑油温度升高,润滑油的承载性能降低,恶化了轴承的润滑状态,进而影响轴承的润滑特性,油膜传热效应会显着影响主轴承和整机的中高频动力学响应。（2）提出了基于TEHD润滑理论的轴系三维耦合动力学分析方法,解决了曲轴系弯扭纵复杂耦合振动问题。该方法针对轴系扭振问题采用当量集中质量方法,评估了轴系扭振频率与振型,综合比较了弹簧阻尼模型、TEHD耦合动力学模型计算得到轴系关键部件的时域、频域扭转角度;针对轴系弯振和纵振同时存在的复杂振动问题,给出了TEHD弹性多体动力学数值计算方法,从频域角度对比分析了TEHD、弹簧阻尼主轴承润滑模型对曲轴系统弯振和纵振分析结果的影响。数值分析结果表明,当量集中质量模型具有模型参数和边界简单、计算效率高的特点,同时精度也能满足扭转振动分析的要求;TEHD模型弯曲方向中高频振动响应明显高于简化的弹簧阻尼模型,说明TEHD润滑模型基于油膜状态实时计算轴承刚度和油膜压力分布,计算结果与实际状态更加吻合。（3）建立基于TEHD润滑理论的活塞拍击噪声分析模型,有效地考虑了油膜润滑对活塞-缸套接触力的影响。该模型包括活塞-缸套及连杆组件在内的弹性体模型,将该模型与传统的干摩擦分析模型进行了对标,可以发现考虑油膜润滑和传热特性对活塞二阶运动参数（如位移、速度、加速度）和活塞动能参数（平动动能、转动动能变化率）的幅值都有极大的影响。同时,该模型还可以对活塞-缸套摩擦副的油膜特征进行分析,能够得到更加丰富的活塞润滑特性参数。通过发动机的台架试验测得缸套外表面振动加速度,本文建立的TEHD润滑活塞拍击噪声分析模型计算结果在中高频与测试值更加接近。（4）针对涡轮增压器同步振动问题,基于有限元技术,发展出了一种综合考虑浮环轴承TEHD耦合理论和转子弹性动力学的涡轮增压器振动响应传递路径数值分析方法。采用该数值方法分析浮环轴承内外油膜的峰值压力和轴心轨迹,以及浮环轴承动力学参数与转子转速的相关性;同时,对转子偏心量、浮环轴承外轴承间隙对增压器同步、次同步振动的影响规律进行了总结。通过发动机台架测试显示增压器同步振动、次同步振动与计算结果具有非常高的一致性。（5）将基于TEHD润滑理论的轴系三维耦合动力学分析方法、活塞拍击噪声分析模型和涡轮增压器振动响应传递路径数值分析方法,系统地应用于整机振动噪声预测与分析。采用声学边界元法建立了整机噪声辐射模型,该模型对主轴承、活塞-缸套、涡轮增压器浮环轴承均考虑油膜传热效应;基于整机振动噪声预测模型开展了发动机NVH优化。通过发动机台架试验验证了整机振动计算结果在中高频段内与测试结果误差不超过4d B,整机辐射声功率1000Hz以上频段分析误差不超过3.4d B（A）。优化后,机体的振动响应有明显改善,整机辐射噪声降低1.3 d B（A）。
王闯[5]（2021）在《柴油机传动系统耦合动力学特性研究》文中进行了进一步梳理柴油机由于其功率范围广、机动性好、热效率高、重量比小、适应能力强且其寿命长和运转安全等优点,被广泛运用在国民经济、军事装备等各机械领域,并且占有重要的位置,特别在船舶运输行业,柴油机作为主机和辅机更是占有统治地位,但是柴油机运行时产生的振动与噪声较高,影响了柴油机运行的平稳性和可靠性,在舰船上还会影响到舰船的隐蔽性。传动系统确保了柴油机工作过程的实现,连接了曲柄连杆机构、配气机构及水泵等附属设备,曲柄连杆机构、齿轮传动系统及配气机构组成了柴油机主要运动系统,其运转产生的机械激励是柴油机主要激励源。本文针对620单缸柴油机传动系统动力学特性展开研究,分别对曲柄连杆机构、齿轮系统、配气机构以及耦合后的整个传动系统进行了动力学分析,并分别对其引起的柴油机整机振动噪声特性进行了仿真计算。针对曲柄连杆机构,本文研究了活塞二阶运动对其动力学特性的影响,同时对缸压驱动下的回转不均匀性进行了仿真预测,对比了转速波动前后的动力学特性变化规律。最后对其引起的柴油机整机振动噪声特性进行了预测分析;对齿轮系统进行了多体动力学仿真与集总参数法仿真对比,验证了仿真模型的准确性,并将动力学结果加载至柴油机上进行了整机振动噪声的预测;对配气系统气阀运动规律、凸轮-挺柱接触力、气阀落座力进行了多体动力学计算与分析,并对其引起的柴油机整机振动噪声特性进行了仿真预测,结果表明曲柄连杆机构对整机振动噪声贡献最大。将曲柄连杆机构、齿轮系统及配气机构耦合起来,形成完整的运动系统,将耦合后系统的动力学特性与单机构动力学结果进行对比,分析耦合对传动系统动力学结果的影响,最后以耦合前后传动系统的动力学结果为激励源,进行了柴油机整机振动噪声的预测对比分析,结果表明,耦合导致整机振动烈度增加了13.5%,总声压级增大了0.7d B。
徐子静[6]（2020）在《柴油机连杆有限元分析》文中研究表明在柴油机的众多组成部分中,连杆是非常重要的一种零部件,它不仅能够传递来自活塞的力,而且能够改变传动过程中的运动形式,连杆工作状态的正常与否决定着柴油机的工作状态。因此,对于连杆进行刚度、强度、疲劳寿命的分析对于柴油机的安全运行是十分必要的。连杆的变形会影响曲轴连杆系统的正常工作,造成柴油机振动和噪声增加,严重的话柴油机会无法工作。本文以某型号的直列六缸柴油发动机的连杆作为研究目标,通过专业的商用建模软件建立机器传动系统的实体几何模型,在建模过程中简化了本次分析不关注的零件,譬如曲柄销和活塞销,以此来更加精确的模拟连杆的受力情况,并且利用各种接触关系的方法尽可能的模拟各零件的实际配合状况。利用有限元分析方法在最大拉伸及最大压缩两种工况下对连杆进行了静力学仿真分析,对连杆进行自由状态的模态分析以及连杆疲劳寿命分析。通过分析静力学仿真分析的计算结果后给出了连杆应力较大的危险部位和连杆小头孔的变形情况;通过分析模态分析的计算结果找出连杆的低阶模态的频率,排除了连杆共振的情况;通过分析疲劳寿命分析的计算结果计算出了连杆的疲劳寿命,符合柴油机的设计要求。由于在发动机连杆的有限元分析上,国内和国外的差距在于动力学分析方法的使用,国内普遍采用在极限工况下对连杆进行有限元分析,内燃机实际运行过程中存在一定的误差,国外在这方面的分析已经普遍开始使用基于多体动力学的刚柔耦合分析,更加实际情况下柴油机内部零件的运动情况。因此本文的研究目的是在传统静力学分析的基础上,再通过增加利用多体动力学进行刚柔耦合分析的方法计算出了连杆在柴油机完整四冲程循环的运行周期内的应力分布,对静力学分析和动力学分析的结果进行了对比和分析,给出静力学分析结果和动力学分析结果得差别,为相关方面的仿真工作提供经验。
高志龙[7]（2020）在《基于状态智能预警驱动的柴油机IETM关键技术研究与应用》文中进行了进一步梳理柴油机作为一种关键动力设备,被广泛用于船舶航运、轨道交通、石油化工、能源电力、矿山机械、装备动力等相关行业,在国民经济乃至国防安全领域发挥着极为重要的作用。但由于其部件众多、结构复杂、工况恶劣,极易发生故障。一旦出现恶性故障将会导致停工停产,严重时甚至引发危及人身安全的重大事故。然而,当前柴油机监测报警技术较为落后,故障发生后无法得到精准识别,导致检维修效率低下。通过研究柴油机故障发生机理与对应的特征信号,借助先进算法有效提取特征参数,以实现柴油机典型机械故障的预警与诊断。并将故障诊断与交互式电子技术手册（IETM）技术相结合,实现监测、预警、诊断、维修、维护、管理等综合保障功能的深度融合,从而提升柴油机运行的安全性、可靠性和可用性。本文以大功率柴油机为对象,以提高其典型机械故障预警诊断水平和维修保障能力为目标,通过对典型机械故障机理的深入分析,研究适用于不同种类故障的预警和诊断方法。结合智能诊断算法实现柴油机运行工况的自动识别,提高预警和诊断准确率。最后探索基于故障预警驱动的IETM设计方法与架构。论文各章节主要研究内容如下:首先,综合归纳大功率柴油机典型机械故障类型,理清传统诊断方法面临的问题与挑战,分析智能诊断预警技术现状。研究国内外IETM技术发展历程、技术难点和未来发展趋势。在现有研究基础上,总结基于智能预警驱动的柴油机IETM系统关键技术点。其次,针对柴油机连杆衬套滑移,轴瓦磨损两类疑难故障,开展理论建模研究。通过建立相关数学模型,寻找故障典型特征。提出基于SAW（声表面波）无源无线测温技术的柴油机轴瓦磨损类故障预警诊断方法。研制柴油机连杆大小头瓦无线温度传感器,通过故障模拟试验证明该方法的有效性;然后,针对曲轴弯曲微变形这类恶性故障,建立多体动力学模型,通过模拟、仿真、分析其对应的故障特征及敏感参数,探究该类故障预警诊断的有效方法,并通过理论分析与实际故障案例相结合的方式证明该方法可行性;研究基于振动信号自适应的EMD降噪和聚类算法的柴油机运行功率自动识别算法,通过该算法实现对柴油机运行工况的自动识别。在无需增加传感器的前提下,引入柴油机输出功率作为预警诊断参考指标。此外,结合瞬时转速、温度、压力等参数,研究基于多源信息融合的复杂故障预警诊断方法,提高故障预警诊断的准确性。在上述研究成果的基础上,总结柴油机典型故障诊断系统设计方法。并利用实验和工程实际案例数据对系统功能进行验证。最后,研究基于智能预警驱动的IETM设计方法与架构。梳理传统IETM研制流程和编制规范,提出智能预警诊断技术与IETM相结合的实现方案,并给出基于状态智能预警驱动的柴油机IETM总体实现方法和步骤。
黄福军[8]（2020）在《微小型自由活塞发动机理论与实验研究》文中认为近些年来随着科技的快速发展,各种微电子机械系统（Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS）装置不断涌现,这些产品的能源供给方式主要来源于自身携带的可充电电池或一次性电池。而传统电池存在功率密度低、续航时间短、存在有毒物质等缺点,这严重影响了用户的日常体验,也成为限制MEMS发展的主要障碍之一。因而迫切需要研发高能量密度、高功率重量比、长续航的微型能源动力系统。碳氢燃料的能量密度普遍可达50MJ/kg,而且燃料补充迅速,因此基于碳氢燃料燃烧的微型能源动力系统是破解目前锂电池难题最具潜力的替代方案。本文采用基于气态碳氢燃料的微小型热机方案,对此进行了探究。选取双活塞式自由活塞发动机方案,该方案具有结构简单、运行频率适中等优点,可与直线发电机直接耦合,能有效提高发动机空间利用率,省去了中间传动装置,功-电转化效率高,活塞与气缸间摩损小,泄漏易于控制。采用双活塞式布局,使得发动机在单个运行周期内完成两次做功冲程,故系统功率密度较高。本文展开了基于微小型双活塞式自由活塞发动机的设计理论、样机研制和参数性能研究,论文包括的主要内容和取得的主要成果总结如下。论文第二章根据自由活塞发动机工作特点对其进行了动力学和热力学分析,分别分析了泄漏、散热、电磁、燃烧等模型。建立了自由活塞发动机控制体,对其进行了热力学第一定律的分析,并对气缸扫气模型进行了实验验证。对发动机支架系统进行了受力形变及振动分析,得出了最大形变量与支架尺寸的关系。论文第三章建立了自由活塞发动机零维设计仿真模型,该模型包括热力学和动力学模块,并考虑了传热、摩擦、电磁等对发动机运行特性的影响,在此基础上,研究了变参数下发动机的运行规律。分析了发动机支架受力形变情况,基于静力学和振动理论,采用有限元方法对支架系统进行了应力与模态分析,完成了支架的优化设计与加工。根据直线电机设计理论,分析确定了直线电机基本参数,完成了直线电机的加工并对该样机进行了倒拖实验,实验结果表明直线电机能够满足设计要求。根据微小型自由活塞发动机特点,提出了针对微小尺度自由活塞发动机的飞溅润滑策略,并通过实验验证了该润滑方法的可行性。完成了发动机其他主要零部件的设计研制,如气缸套筒、点火控制系统、连杆及其防自传装置。第四章建立了自由活塞发动机实验系统,开展了系统全面的实验研究。首先建立了第一代原理样机实验系统,该样机采用火花塞点火,工作方式为两冲程。对该样机进行实验探究发现,该发动机可以通过手动启动的方式进行启动并实现连续运行,然而由于点火系统以及进气阀控系统存在信号延迟,导致发动机运行性能较差。针对样机测试中暴露出的问题,对第一代样机进行了改进以及相关结构的优化。优化后的样机采用辉光塞点火,并耦合了设计的直线电机,整个自由活塞发动机系统功能更加完善。与改进前的样机相比,改进后的样机各方面性能得到了显着的提升。以改进后的样机为研究对象,探究了变参数下发动机基本运行特性,完成了发动机指示功率和指示热效率对外部参数变化的敏感性分析。探究了外部扰动（负载、气体流量）对发动机运行稳定性的影响,以及发动机压缩空气储能特性。在此基础上,为进一步减小样机尺寸,减轻重量,基于等比例缩放原则,对第一代样机进行了微型化设计,完成了第二代原理样机的研制,该样机单侧气缸排量为1.6cm3,采用辉光塞点火,工作介质为丁烷,是目前国际上已知的同类机型中尺寸最小的一款样机。首先对第二代样机基本运行特征进行了探究,在此基础上对第二代样机进行了热力学第一定律分析,定量得出了该样机各项损失占比,为后期样机的改进和性能提升指明了方向。最后基于获得的两代原理样机实验结果,完成了自由活塞发动机主要性能参数随尺度变化的敏感性分析。论文第五章在改进后的第一代原理样机台架上开展了燃料掺氢的实验研究,并进行了三维数值仿真。通过在主燃料中掺加一定体积分数的氢气（1%-5%）,旨在促进燃料在气缸内的充分燃烧,进而提高发动机性能和改善排放。实验中通过改变掺氢比例,获得了发动机的工作性能特征和缸内燃烧过程。实验结果表明,掺氢能够显着提高发动机行性能和改善排放。在此基础上开展了三维数值仿真,建立了自由活塞发动机气缸模型,研究了不同掺氢比对发动机缸内燃烧动力学特性的影响。通过数值分析结果与实验结果的对比,验证了实验中结论,揭示了发动机性能提高和排放改善的内在机理。
胡长宏[9]（2020）在《某汽油机连杆疲劳寿命分析及结构优化》文中认为连杆作为曲柄连杆机构的重要活动构件,发动机能够正常运转离不开结构合理、性能稳定可靠的连杆。发动机在工作时,连杆与活塞销相连接,将活塞的往复直线运动所引起的往复惯性力转化为曲轴的旋转惯性力,连杆的工作环境必然决定了连杆将受到交替变化的拉应力和压应力,那么连杆必须具备足够的结构强度以及抗疲劳性能力。首先对连杆在工作时的运动情况以及整体受力情况进行分析,为连杆的载荷计算做好理论基础,进一步对发动机连杆的结构强度进行分析计算,同时完成对连杆在工作过程中的动态特性研究以及连杆的疲劳特性研究分析,最后对连杆进行轻量化的优化设计,最终得到不仅性能可靠、结构布局合理而且能够满足质量明显减轻、体积较小以及对连杆大、小头往杆身过渡区域处的应力集中现象能明显降低的连杆。本文以团队正向开发的2V86型汽油发动机的连杆组件为研究对象,对连杆杆身、连杆盖、上下轴瓦以及连杆螺栓等连杆组件根据二维图纸采用大型通用三维建模软件Pro/E进行实体数模。然后采用有限元前处理软件Hypermesh对连杆组件进行网格划分,然后针对代表性工况时连杆的受力、变形、疲劳强度等进行计算,本次研究主要在最大爆发压力、最大往复惯性力、螺栓预紧力载荷下进行计算。运用有限元软件ABAQUS对连杆进行了有限元分析,得到了连杆在几种典型工况下的应力分布情况,分析结果得出该连杆在这几种工况下完全满足结构强度要求,不会发生结构失效。进一步对连杆进行模态分析、屈曲分析、连杆疲劳寿命分析为连杆的轻量化优化提供依据。经过优化,结构位移增加14.8%,最大应力增加28.5%,均在许用值范围内,且体积降低10.3%,拓扑优化给设计者提供了减重的思路,即可从连杆杆身两侧区域处削减材料,以达到节省材料,减轻重量的效果,能够有效降低连杆的惯性力、提高发动机运转的稳定性。
郭阳[10]（2020）在《发动机连杆衬套润滑与磨损特性研究》文中研究表明连杆衬套是发动机的关键部件之一,它通过活塞销将活塞与连杆相连接,且支撑活塞销。在发动机工作过程中连杆衬套承受较大的交变载荷,其比压达25 MPa以上,工作温度超过150℃,活塞销相对连杆衬套产生滑动摩擦,其摩擦力大小和方向均发生变化,连杆衬套部分区域还处边界润滑的工作状态,此区域难以形成足够的润滑油膜,易发生连杆衬套磨损和油孔堵塞,进而引发发动机的恶性事故。因此,研究连杆衬套的润滑和磨损特性意义十分重要,且具有较高的工程实用价值。本文采用计算与试验相结合的研究方法,开展了连杆衬套润滑特性与磨损特性的研究,其主要研究内容和结论如下:1.阐述了流体动压润滑和摩擦磨损基本理论,分析了雷诺方程的应用条件,进行了曲柄连杆机构的动力学分析。2.研制了模拟发动机连杆衬套摩擦磨损的试验台,用有限元法进行了试验台运动部件的静态强度分析,校核了其安全性,开发了试验台的测量分析系统,为连杆衬套的性能试验提供了有效测量手段。3.建立了试验台曲柄连杆机构的多体动力学模型,计算分析了活塞销相对连杆衬套的轴心轨迹、摩擦副间最小油膜厚度、最大油膜压力和油膜压力空间分布等润滑特性参数。4.完成了发动机连杆衬套润滑特性试验,分析了不同轴承间隙、不同载荷及不同转速的活塞销轴心轨迹特征,试验结果表明:活塞销轴心轨迹随载荷的增大而增大,随转速变化不明显,随轴承间隙增大仅改变轴心轨迹的相对位置。试验验证了曲柄连杆机构多体动力学计算模型的正确性和活塞销轴心轨迹测量方法的可行性。5.设计了以轴承间隙、载荷及转速为试验因素,以连杆衬套的极径磨损深度为考核指标的正交试验方案,试验研究了连杆衬套磨损特性,结果表明:载荷对连杆衬套磨损特性的影响最大,转速次之,轴承间隙对连杆衬套磨损特性的影响最小,且磨损量随着轴承间隙减小、载荷增大和转速提升而增加。
二、活塞连杆机构的复合变形模拟（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、活塞连杆机构的复合变形模拟（论文提纲范文）
（1）有阀线性压缩机单向阀组多参数影响规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 压缩机气阀的应用 |
| 1.1.2 气阀面临的研究难点 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 线性压缩机国内外研究概况 |
| 1.2.2 线性压缩机气阀的国内外研究概况 |
| 1.2.3 有限元方法的发展概况 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第2章 线性压缩机和气阀的结构与工作原理 |
| 2.1 线性压缩机的基本结构与工作原理 |
| 2.1.1 线性压缩机的基本结构 |
| 2.1.2 线性压缩机的工作原理 |
| 2.1.3 压缩机的主要性能参数 |
| 2.2 气阀的基本结构与工作原理 |
| 2.2.1 气阀的基本结构 |
| 2.2.2 气阀的工作原理 |
| 2.2.3 气阀的基本要求 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 气阀压力损失的研究 |
| 3.1 气阀对压力损失影响的理论分析 |
| 3.1.1 流经气阀的压力损失 |
| 3.1.2 气阀的通流面积 |
| 3.1.3 气阀升程的选取 |
| 3.2 流经气阀的阻力损失的有限元仿真 |
| 3.2.1 仿真计算模型和边界条件的设置 |
| 3.2.2 气阀升程模拟结果分析 |
| 3.2.3 阀孔尺寸模拟结果分析 |
| 3.3 气阀表面应力分析 |
| 3.3.1 结构静力学分析基础 |
| 3.3.2 材料属性设定 |
| 3.3.3 载荷及约束的施加 |
| 3.3.4 气阀静力学计算结果 |
| 3.3.5 网格无关性验证 |
| 3.4 气阀压力损失的实验研究 |
| 3.4.1 测试系统及误差分析 |
| 3.4.2 气阀升程的影响分析 |
| 3.4.3 阀孔流通直径的影响分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于气阀刚性体的流固耦合研究 |
| 4.1 流固耦合方法介绍 |
| 4.1.1 有限元分析理论 |
| 4.1.2 流场控制方程 |
| 4.1.3 结构场控制方程 |
| 4.1.4 网格划分技术 |
| 4.2 压缩机热力学与气阀动力学的流固耦合模拟 |
| 4.2.1 流固耦合计算模型 |
| 4.2.2 边界条件的处理 |
| 4.2.3 流固耦合计算结果分析 |
| 4.3 流固耦合方法的实验验证 |
| 4.3.1 气缸内的变化 |
| 4.3.2 气阀表面的压力分布 |
| 4.3.3 压缩机的质量流量 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 气阀动力学研究 |
| 5.1 气阀运动特性研究 |
| 5.1.1 气阀动力学分析基础 |
| 5.1.2 网格划分与单元选择 |
| 5.1.3 接触关系的处理 |
| 5.2 气阀动力学计算结果分析 |
| 5.2.1 阀片启闭过程的运动特性分析 |
| 5.2.2 气阀刚度对阀片运动特性的影响 |
| 5.3 实验结果分析 |
| 5.3.1 气阀的刚度 |
| 5.3.2 气阀刚度的影响分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）大功率柴油机活塞组密封和摩擦特性研究及结构参数优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 活塞组研究现状 |
| 1.2.2 活塞环研究现状 |
| 1.2.3 柴油机窜气研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2.活塞组动力学分析 |
| 2.1 活塞体的运动学理论分析 |
| 2.2 活塞体动力学理论分析 |
| 2.3 活塞环动力学理论分析 |
| 2.4 密封机理 |
| 2.5 粗糙接触模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3.活塞组单缸仿真建模分析 |
| 3.1 模型假设及建模流程 |
| 3.2 活塞刚度计算 |
| 3.3 活塞组温度场分析 |
| 3.3.1 活塞体温度场模型 |
| 3.3.2 气缸温度场及热变形 |
| 3.4 活塞组动力学建模 |
| 3.5 本章小结 |
| 4.活塞组结构参数对密封摩擦影响分析 |
| 4.1 活塞运动影响规律 |
| 4.1.1 曲轴偏置对密封摩擦性能的影响 |
| 4.1.2 活塞销偏置对密封摩擦特性的影响 |
| 4.1.3 配缸间隙对密封摩擦特性的影响 |
| 4.1.4 活塞型线对密封摩擦特性的影响 |
| 4.1.5 活塞体结构参数正交试验优化 |
| 4.2 活塞环参数对密封摩擦特性的影响 |
| 4.2.1 表面粗糙度纹理方向对密封摩擦性能的影响 |
| 4.2.2 表面粗糙度对密封摩擦性能的影响 |
| 4.2.3 活塞环开口角度对密封摩擦性能的影响 |
| 4.2.4 活塞环运动面型线对密封摩擦性能的影响 |
| 4.2.5 活塞与活塞环的间隙对密封摩擦性能研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 5.基于神经网络的遗传算法活塞环结构参数优化 |
| 5.1 优化模型设计 |
| 5.2 建立窜气量及摩擦损失神经网络 |
| 5.3 环组结构参数多目标优化 |
| 5.4 优化结果前后对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 6.总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）某发动机连杆的动力学分析及结构优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 连杆静动态分析研究现状 |
| 1.2.2 轻量化设计研究现状 |
| 1.2.3 连杆结构优化研究现状 |
| 1.2.4 近似模型研究现状 |
| 1.3 研究主要内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 连杆有限元分析 |
| 2.1 连杆运动和动力学分析 |
| 2.1.1 连杆的运动分析 |
| 2.1.2 连杆的受力分析 |
| 2.1.3 连杆的两个危险工况 |
| 2.2 连杆有限元模型的建立 |
| 2.2.1 有限元法简介 |
| 2.2.2 连杆三维模型的建立 |
| 2.2.3 连杆模型网格划分 |
| 2.2.4 连杆组材料属性 |
| 2.2.5 模型接触对和边界条件的设定 |
| 2.3 连杆模态分析 |
| 2.4 连杆有限元模型缩减 |
| 2.4.1 模态缩减法的选取 |
| 2.4.2 主自由度的选取 |
| 2.4.3 连杆模态缩减 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 连杆多体动力学分析 |
| 3.1 多体动力学基础理论 |
| 3.1.1 概述 |
| 3.1.2 软件AVL-EXCITE简介 |
| 3.2 多体动力学模型搭建 |
| 3.2.1 模型基础参数设置 |
| 3.2.2 体单元和连接单元的设定 |
| 3.2.3 定义边界条件和计算参数 |
| 3.3 连杆多体动力学计算结果分析 |
| 3.3.1 多体动力学模型的验证 |
| 3.3.2 连杆的多体动力学仿真分析 |
| 3.4 连杆的动应力分析计算 |
| 3.4.1 连杆最大压缩应力时刻 |
| 3.4.2 连杆最大拉伸应力时刻 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 连杆的拓扑优化 |
| 4.1 结构优化设计概述 |
| 4.1.1 结构优化简介 |
| 4.1.2 结构优化设计的数学基础 |
| 4.1.3 结构优化设计的数学模型 |
| 4.2 拓扑优化设计的方法 |
| 4.2.1 均匀化法 |
| 4.2.2 变密度法 |
| 4.3 连杆的拓扑优化 |
| 4.3.1 软件Optistruct简介 |
| 4.3.2 拓扑优化模型的建立 |
| 4.3.3 拓扑优化结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 连杆的尺寸优化 |
| 5.1 连杆优化数学模型的建立 |
| 5.1.1 定义设计变量 |
| 5.1.2 定义目标函数 |
| 5.1.3 定义约束函数 |
| 5.1.4 尺寸优化数学模型 |
| 5.2 集成软件流程 |
| 5.2.1 集成软件Hyper Mesh |
| 5.2.2 集成软件ABAQUS |
| 5.2.3 集成软件META |
| 5.3 近似模型的构建 |
| 5.3.1 试验设计 |
| 5.3.2 构建近似模型 |
| 5.4 模型优化求解 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 连杆的疲劳寿命分析 |
| 6.1 疲劳的基本理论 |
| 6.1.1 疲劳基本概念 |
| 6.1.2 疲劳分析的方法 |
| 6.1.3 疲劳特性曲线 |
| 6.1.4 疲劳累积损伤理论 |
| 6.2 疲劳分析软件介绍 |
| 6.3 连杆的疲劳分析 |
| 6.3.1 导入载荷文件 |
| 6.3.2 连杆材料S-N曲线的绘制与修正 |
| 6.3.3 连杆疲劳分析结果 |
| 6.4 耐久性试验验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（4）基于热弹性流体耦合的发动机振动噪声预测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 发动机振动噪声机理及关键问题 |
| 1.3 发动机子系统动力学及润滑研究现状 |
| 1.3.1 曲轴系统动力学及润滑研究进展 |
| 1.3.2 活塞系统动力学及润滑研究进展 |
| 1.3.3 涡轮增压器动力学及润滑研究进展 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第2章 曲轴-轴承动力学及润滑研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 曲轴-轴承弹性体缩减模型建立 |
| 2.2.1 曲轴-轴承弹性体模型及模态分析 |
| 2.2.2 曲轴-轴承综合模态缩减 |
| 2.3 曲轴-轴承动力学与润滑耦合方法 |
| 2.3.1 弹簧阻尼轴承建模方法 |
| 2.3.2 弹性流体耦合轴承建模方法 |
| 2.4 曲轴-轴承润滑耦合动力学模型建立 |
| 2.5 曲轴-轴承润滑耦合算法对曲轴动态响应影响 |
| 2.5.1 弹簧阻尼轴承与热弹性流体耦合轴承对比分析 |
| 2.5.2 不同弹性流体耦合方法对比分析 |
| 2.5.3 不同曲轴-轴承耦合算法对缸体振动响应的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 润滑特性对曲轴动态振动特性影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 曲轴系统当量集中质量模型动态振动分析 |
| 3.2.1 当量集中质量模型建立 |
| 3.2.2 当量集中质量模型扭振分析 |
| 3.3 曲轴系统弹性模型动态振动分析 |
| 3.3.1 曲轴系统约束模态分析 |
| 3.3.2 弹簧阻尼轴承模型扭振分析 |
| 3.3.3 弹簧阻尼轴承模型弯振与纵振分析 |
| 3.3.4 热弹性流体轴承模型扭振分析 |
| 3.4 曲轴系统建模方法对动态振动影响分析 |
| 3.4.1 曲轴系统扭振台架测试 |
| 3.4.2 曲轴系统建模方法对动态振动影响分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 活塞-缸套动力学及润滑研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于干摩擦方法的活塞-缸套动力学分析 |
| 4.2.1 干摩擦耦合动力学求解方法 |
| 4.2.2 模型边界描述 |
| 4.2.3 活塞-缸套动力学响应分析 |
| 4.3 基于热弹性流体耦合方法的活塞-缸套动力学分析 |
| 4.3.1 活塞-缸套模态分析 |
| 4.3.2 热弹性流体耦合方法动力学建模 |
| 4.3.3 活塞-缸套建模方法对活塞动力学影响分析 |
| 4.3.4 活塞-缸套摩擦副润滑性分析 |
| 4.4 活塞-缸套模型对缸套振动响应影响 |
| 4.4.1 缸套表面振动测试分析 |
| 4.4.2 不同润滑模型缸套振动响应分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 涡轮增压器动力学及润滑研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 热弹性流体浮环轴承润滑模型研究 |
| 5.3 热弹性流体润滑耦合动力学模型建立 |
| 5.3.1 增压器子结构有限元建模及缩减 |
| 5.3.2 浮环轴承耦合模型建立 |
| 5.3.3 涡轮增压器边界描述 |
| 5.4 涡轮增压器动态响应分析 |
| 5.4.1 轴承油膜压力分析 |
| 5.4.2 轴承轴心轨迹分析 |
| 5.4.3 转子动态振动响应分析 |
| 5.4.4 增压器壳体动态振动响应分析 |
| 5.4.5 增压器动态响应验证 |
| 5.5 转子结构参数对涡轮增压器壳体振动响应的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 基于热弹性流体耦合的发动机振动声学研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 热弹性流体耦合整机动力学模型建立 |
| 6.3 基于热弹性流体耦合方法发动机振动响应分析 |
| 6.3.1 基于热弹性流体耦合的多体动力学模型实验验证 |
| 6.3.2 热弹性流体耦合多体动力学模型振动响应分析 |
| 6.4 基于边界元法发动机声学性能分析与优化 |
| 6.4.1 边界元声学性能预测方法 |
| 6.4.2 辐射噪声预测与分析 |
| 6.4.3 发动机辐射噪声优化 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及科研成果 |
| 致谢 |
（5）柴油机传动系统耦合动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 曲柄连杆机构动力学研究现状 |
| 1.2.2 齿轮系统动力学研究现状 |
| 1.2.3 配气机构动力学研究现状 |
| 1.2.4 运动系统耦合动力学研究 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 传动系统动力学模型的建立 |
| 2.1 曲柄连杆机构动力学理论计算方法 |
| 2.1.1 曲柄连杆机构运动学 |
| 2.1.2 曲柄连杆机构动力学 |
| 2.2 齿轮系统激励产生机理 |
| 2.2.1 轮齿啮合综合刚度及计算方法 |
| 2.2.2 齿轮误差激励基本原理 |
| 2.2.3 齿轮啮合冲击激励基本原理 |
| 2.3 配气机构动力学 |
| 2.4 柴油机振动噪声计算方法 |
| 2.4.1 有限元法基本原理 |
| 2.4.2 柴油机振动噪声水平计算方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 传动系统各子系统动力学特性研究 |
| 3.1 柴油整机固有特性分析 |
| 3.2 曲柄连杆机构动力学特性分析 |
| 3.2.1 曲柄连杆机构动力学特性 |
| 3.2.2 考虑活塞二阶运动的影响 |
| 3.2.3 缸压驱动下曲柄连杆机构回转不均匀性的影响 |
| 3.2.4 曲柄连杆机构引起的整机振动噪声特性分析 |
| 3.3 齿轮系统动力学特性分析 |
| 3.3.1 齿轮系统动力学特性 |
| 3.3.2 齿轮系统的优化 |
| 3.3.3 齿轮系统引起的整机振动噪声特性分析 |
| 3.4 配气机构动力学特性分析 |
| 3.4.1 配气机构动力学特性 |
| 3.4.2 配气机构引起的整机振动噪声特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 传动系统耦合模型动力学仿真分析 |
| 4.1 传动系统耦合动力学分析 |
| 4.2 齿数变化对耦合系统动力学特性的影响 |
| 4.3 缸压驱动下耦合传动系统回转不均匀性的影响 |
| 4.4 运动系统耦合前后的柴油机振动噪声特性分析 |
| 4.4.1 运动系统耦合前后的柴油机振动特性分析 |
| 4.4.2 运动系统耦合前后的柴油机噪声特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）柴油机连杆有限元分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 内燃机连杆的国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内连杆的研究动态 |
| 1.2.2 国外连杆的研究动态 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 连杆机构的运动分析与建模 |
| 2.1 曲柄连杆机构的运动分析 |
| 2.1.1 活塞运动分析 |
| 2.1.2 连杆运动计算 |
| 2.2 曲柄连杆机构的力学计算 |
| 2.2.1 气体作用力 |
| 2.2.2 往复惯性力 |
| 2.2.3 旋转惯性力 |
| 2.2.4 预紧载荷 |
| 2.3 拉伸和压缩工况的载荷分析 |
| 2.3.1 最大拉伸工况下的载荷分析 |
| 2.3.2 最大压缩工况下的载荷分析 |
| 2.3.3 预紧载荷计算 |
| 2.4 连杆运动机构模型的建立 |
| 2.4.1 PTC Creo软件介绍 |
| 2.4.2 基本参数准备 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 柴油机连杆的静力学仿真 |
| 3.1 有限元分析基础 |
| 3.1.1 分析理论基础 |
| 3.1.2 有限元仿真在内燃机研究中的应用 |
| 3.1.3 Ansys workbench软件介绍 |
| 3.2 有限元分析模型的建立 |
| 3.2.1 三维模型建立 |
| 3.2.2 材料设置 |
| 3.2.3 接触设置 |
| 3.2.4 网格的划分 |
| 3.2.5 边界条件的施加 |
| 3.3 连杆静力学仿真计算 |
| 3.3.1 连杆应力结果分析 |
| 3.3.2 连杆变形结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 柴油机连杆的动力学仿真 |
| 4.1 多体动力学分析基础 |
| 4.1.1 软件介绍 |
| 4.2 多体动力学仿真模型的建立 |
| 4.2.1 几何模型的建立 |
| 4.2.2 运动边界条件的设置 |
| 4.2.3 载荷边界条件的设置 |
| 4.3 多刚体动力学分析 |
| 4.3.1 活塞位移分析 |
| 4.3.2 活塞速度和加速度分析 |
| 4.4 连杆刚柔耦合分析 |
| 4.4.1 柔性体的网格划分 |
| 4.4.2 仿真结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 连杆模态及疲劳寿命分析 |
| 5.1 连杆模态分析 |
| 5.1.1 理论基础 |
| 5.1.2 有限元模型建立 |
| 5.1.3 自由模态分析 |
| 5.2 疲劳寿命分析 |
| 5.2.1 疲劳损伤问题简介 |
| 5.2.2 疲劳预测方法 |
| 5.2.3 疲劳累计理论 |
| 5.2.4 疲劳寿命的分析方法 |
| 5.2.5 nCode Design Life疲劳分析软件介绍 |
| 5.2.6 连杆的疲劳寿命分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.1.1 主要工作 |
| 6.1.2 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（7）基于状态智能预警驱动的柴油机IETM关键技术研究与应用（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究综述 |
| 1.2.1 柴油机故障传统监测诊断方法概况 |
| 1.2.2 柴油机故障智能监测诊断技术研究概况 |
| 1.2.3 IETM技术发展概况 |
| 1.3 前人的研究成果 |
| 1.3.1 柴油机监测诊断方面研究成果 |
| 1.3.2 智能诊断技术研究成果 |
| 1.3.3 IETM技术研究成果 |
| 1.4 论文结构与内容安排 |
| 第二章 柴油机典型机械故障分类与预警诊断技术 |
| 2.1 柴油机典型机械故障分类及其特征信号 |
| 2.1.1 柴油机典型机械故障分类 |
| 2.1.2 柴油机典型机械故障特征信号类型 |
| 2.2 柴油机典型机械故障监测预警方法 |
| 2.2.1 基于统计特征参量分析的时域信号监测预警方法 |
| 2.2.2 基于振动信号角域分析的故障诊断预警方法 |
| 2.2.3 基于振动信号时频分析的故障监测预警方法 |
| 2.2.4 基于振动信号自适应的EMD智能预警方法 |
| 2.2.5 基于K近邻的柴油机故障识别预警方法 |
| 2.3 柴油机故障预警诊断技术难点 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 柴油机连杆轴瓦故障监测预警方法研究 |
| 3.1 连杆小头衬套滑移故障 |
| 3.1.1 连杆小头衬套滑移故障机理 |
| 3.1.2 连杆小头衬套滑移故障特征与监测难点分析 |
| 3.2 连杆轴瓦磨损故障 |
| 3.2.1 连杆轴瓦磨损故障类型与传统监测方法 |
| 3.2.2 连杆轴瓦磨损故障特征 |
| 3.3 基于SAW无线测温技术的轴瓦磨损类故障预警与诊断方法研究 |
| 3.3.1 SAW无源无线测温原理 |
| 3.3.2 基于SAW的连杆轴瓦温度传感器的设计 |
| 3.3.3 信号处理装置的设计 |
| 3.3.4 软件系统的设计 |
| 3.4 实验验证 |
| 3.4.1 高速单缸机配机试验 |
| 3.4.2 轴瓦磨损故障模拟试验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 柴油机曲轴弯曲微变形故障诊断方法研究 |
| 4.1 曲柄连杆简化模型的理论分析计算 |
| 4.1.1 曲柄连杆力学模型分析 |
| 4.1.2 曲柄模型简化 |
| 4.1.3 横向力作用下曲轴受力分析 |
| 4.1.4 弯曲形变对于横向力作用下曲轴受力影响 |
| 4.2 基于多体动力学仿真的故障特征研究 |
| 4.2.1 模型建立与参数设置 |
| 4.2.2 仿真过程 |
| 4.2.3 仿真结果分析 |
| 4.3 曲轴弯曲微变形故障监测预警方法 |
| 4.4 故障案例验证 |
| 4.4.1 传感器与测点布置 |
| 4.4.2 故障现象描述 |
| 4.4.3 数据分析与故障诊断结论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 柴油机典型机械故障智能预警诊断系统设计 |
| 5.1 基于缸盖振动信号概率密度分布的柴油机输出功率识别算法 |
| 5.1.1 缸盖振动信号截止滤波预处理 |
| 5.1.2 基于自适应EMD分解的缸盖振动信号处理方法研究 |
| 5.1.3 基于振动速度概率密度分布的功率识别方法 |
| 5.2 基于改进KNN的柴油机故障报警阈值动态自学习算法 |
| 5.2.1 训练集的构建 |
| 5.2.2 K值的确定 |
| 5.2.3 报警阈值动态学习方法 |
| 5.3 柴油机在线监测预警系统设计 |
| 5.3.1 系统总体设计 |
| 5.3.2 硬件方案 |
| 5.3.3 软件方案 |
| 5.4 工程应用案例 |
| 5.4.1 故障情况 |
| 5.4.2 报警信息与监测数据分析 |
| 5.4.3 故障原因探究 |
| 5.4.4 结论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于智能预警驱动的柴油机IETM架构设计 |
| 6.1 IETM平台的功能模块 |
| 6.1.1 多媒体制作工具 |
| 6.1.2 XML编辑器 |
| 6.1.3 公共源数据库 |
| 6.1.4 发布引擎 |
| 6.1.5 浏览器 |
| 6.2 标准IETM内容模块 |
| 6.3 IETM的开发流程 |
| 6.3.1 数据模块编码 |
| 6.3.2 数据模块需求列表(DMRL)编制 |
| 6.4 基于智能预警驱动的柴油机IETM架构设计 |
| 6.4.1 架构设计 |
| 6.4.2 具体实现 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 研究结论与成果 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
（8）微小型自由活塞发动机理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 基于燃料燃烧的微型能源动力系统分类 |
| 1.2.1 微型热电系统 |
| 1.2.2 微型光电系统 |
| 1.2.3 微型热机系统 |
| 1.3 微型能源动力系统对比 |
| 1.4 课题研究目的及内容 |
| 第2章 FPLE系统设计理论 |
| 2.1 FPLE结构及工作原理 |
| 2.1.1 FPLE基本结构 |
| 2.1.2 两冲程发动机扫气形式 |
| 2.1.3 两冲程发动机换气特点 |
| 2.1.4 FPLE工作原理 |
| 2.2 FPLE动力学分析 |
| 2.2.1 FPLE活塞组件运动分析 |
| 2.2.2 燃烧室热力学分析 |
| 2.2.3 圆筒形直线电机受力分析 |
| 2.2.4 FPLE摩擦力分析 |
| 2.3 FPLE热平衡分析 |
| 2.3.1 能量总输入 |
| 2.3.2 扫气损失 |
| 2.3.3 指示功率 |
| 2.3.4 散热损失 |
| 2.3.5 机械摩擦损失 |
| 2.3.6 泄漏损失 |
| 2.3.7 排气焓 |
| 2.3.8 不完全燃烧损失 |
| 2.4 FPLE支架受力与振动分析 |
| 2.5 FPLE 气缸与活塞尺寸约束关系 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 FPLE设计分析与研制 |
| 3.1 微小尺度FPLE在设计时应考虑的因素 |
| 3.2 FPLE系统平台组成 |
| 3.3 FPLE动力学特性仿真分析 |
| 3.3.1 仿真结果及分析 |
| 3.4 扫气系统设计 |
| 3.4.1 活塞、气缸与气缸盖的选择 |
| 3.4.2 气缸套筒设计与加工 |
| 3.5 FPLE支架系统设计与优化 |
| 3.5.1 FPLE支架模型建立 |
| 3.5.2 有限元模型的网格处理 |
| 3.5.3 有限元模型的约束与加载 |
| 3.5.4 仿真工况 |
| 3.5.5 仿真结果 |
| 3.5.6 支架系统加工 |
| 3.6 FPLE连杆及其防自转装置 |
| 3.7 圆筒形单相永磁直线发电机设计 |
| 3.7.1 直线发电机结构和原理 |
| 3.7.2 直线发电机的分类 |
| 3.7.3 永磁体材料和充磁方式的选择 |
| 3.7.4 圆筒形直线发电机设计参数 |
| 3.7.5 圆筒形直线发电机基本参数确定 |
| 3.7.6 圆筒型永磁直线电机样机 |
| 3.7.7 直线电机倒拖测试 |
| 3.8 FPLE部件间润滑与密封 |
| 3.8.1 润滑系统的作用 |
| 3.8.2 润滑的种类 |
| 3.8.3 FPLE的润滑 |
| 3.8.4 FPLE连杆与支撑孔密封 |
| 3.9 FPLE点火系统 |
| 3.9.1 火花塞点火系统 |
| 3.9.2 辉光塞点火系统 |
| 3.10 FPLE燃料供应系统 |
| 3.11 数据采集与测量系统 |
| 3.12 本章小结 |
| 第4章 FPLE运行特性的实验研究 |
| 4.1 第一代FPLE原理样机实验测试与改进 |
| 4.1.1 微小型FPLE启动 |
| 4.1.2 FPLE单缸燃烧与双缸燃烧运行特性对比 |
| 4.1.3 点火位置对FPLE运行特性的影响 |
| 4.1.4 第一代FPLE原理样机改进与优化 |
| 4.2 改进后的FPLE样机实验研究 |
| 4.2.1 辉光塞点火下FPLE启动过程 |
| 4.2.2 FPLE与凸轮连杆发动机运行曲线对比 |
| 4.2.3 FPLE变参数研究 |
| 4.2.4 参数敏感性分析 |
| 4.2.5 外部扰动对FPLE运行稳定性的影响 |
| 4.2.6 FPLE 的压缩空气储能特性 |
| 4.3 第二代FPLE样机热平衡分析 |
| 4.3.1 第二代FPLE样机简介 |
| 4.3.2 第二代FPLE样机启动 |
| 4.3.3 第二代FPLE基本运行特性 |
| 4.3.4 第二代FPLE热平衡分析 |
| 4.3.5 FPLE主性能参数随尺度变化的敏感性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 FPLE燃料掺氢实验与仿真研究 |
| 5.1 FPLE性能提升途径 |
| 5.2 FPLE样机实验平台 |
| 5.3 火焰自发光高速图像采集 |
| 5.3.1 火焰沿气缸轴向传播过程 |
| 5.3.2 火焰沿气缸径向传播过程 |
| 5.4 实验工况 |
| 5.5 实验结果与分析 |
| 5.5.1 燃料掺氢对FPLE启动过程的影响 |
| 5.5.2 FPLE性能参数 |
| 5.5.3 FPLE运行工况范围 |
| 5.5.4 FPLE运行稳定性 |
| 5.5.5 热释放特性 |
| 5.5.6 缸内燃烧自发光图像 |
| 5.6 FPLE缸内燃烧动力学仿真 |
| 5.6.1 仿真平台介绍 |
| 5.6.2 CONVERGE数学控制方程 |
| 5.6.3 计算模型的选择 |
| 5.6.4 化学反应机理的选择 |
| 5.6.5 控制方程离散和求解 |
| 5.6.6 三维模型实体建立 |
| 5.6.7 网格划分及其控制参数设置 |
| 5.6.8 初始条件设置 |
| 5.6.9 仿真结果与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 研究创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A |
| 附录 B |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）某汽油机连杆疲劳寿命分析及结构优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究目标、研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 连杆的运动与受力分析 |
| 2.1 发动机基本参数 |
| 2.2 发动机连杆的运动分析 |
| 2.2.1 连杆的角位移 |
| 2.2.2 连杆的角速度 |
| 2.2.3 连杆的角加速度 |
| 2.3 连杆受力分析 |
| 2.3.1 螺栓预紧力的计算 |
| 2.3.2 气体压力的计算 |
| 2.3.3 往复惯性力的计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 连杆强度的有限元分析 |
| 3.1 有限元法的基本理论 |
| 3.1.1 单元位移模式 |
| 3.1.2 应变矩阵 |
| 3.1.3 单元刚度矩阵 |
| 3.2 连杆的有限元求解 |
| 3.2.1 连杆模型的建立 |
| 3.2.2 连杆网格划分 |
| 3.2.3 连杆材料属性的确定 |
| 3.3 边界条件的施加 |
| 3.3.1 装配工况下(预紧力工况) |
| 3.3.2 最大往复惯性力工况(最大拉伸工况) |
| 3.3.3 最大爆发压力工况下(最大压缩工况) |
| 3.4 本章小结 |
| 4 有限元计算结果分析 |
| 4.1 装配工况 |
| 4.1.1 装配工况下杆身和杆盖的应力分布 |
| 4.1.2 上、下轴瓦背压分布 |
| 4.1.3 装配工况下轴瓦变形 |
| 4.2 最大压缩工况 |
| 4.2.1 最大压缩工况下连杆应力分布 |
| 4.2.2 最大压缩工况连杆位移变形 |
| 4.3 最大拉伸工况 |
| 4.3.1 最大拉伸工况连杆应力分布 |
| 4.3.2 最大拉伸工况下连杆位移变形 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 连杆模态分析 |
| 5.1 模态分析理论 |
| 5.2 连杆模态有限元模型的建立与计算 |
| 5.3 连杆模态计算结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 连杆的屈曲分析 |
| 6.1 杆件屈曲强度计算 |
| 6.1.1 Euler公式 |
| 6.1.2 中柔度压杆屈曲强度计算 |
| 6.2 连杆屈曲强度计算方法 |
| 6.2.1 欧拉公式和直线公式组合 |
| 6.2.2 极限应力法 |
| 6.3 有限元法在连杆屈曲上的应用 |
| 6.4 连杆进行线性屈曲分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 连杆疲劳分析 |
| 7.1 疲劳理论基础 |
| 7.2 连杆疲劳分析步骤 |
| 7.3 结果处理与分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 连杆结构优化 |
| 8.1 连杆结构优化概述 |
| 8.2 连杆的优化设计分析 |
| 8.3 连杆最优化设计模型 |
| 8.4 连杆优化结果显示及分析 |
| 8.5 本章小结 |
| 9 总结与展望 |
| 9.1 总结 |
| 9.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（10）发动机连杆衬套润滑与磨损特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 连杆衬套润滑特性研究 |
| 1.2.2 连杆衬套磨损机理研究 |
| 1.2.3 摩擦磨损试验方法研究 |
| 1.2.4 摩擦磨损试验机研制 |
| 1.3 主要研究内容和技术路线 |
| 第2章 摩擦学原理及曲柄连杆机构动力特性 |
| 2.1 流体动压润滑基本理论 |
| 2.1.1 连杆衬套润滑结构特性 |
| 2.1.2 流体动压形成机理 |
| 2.1.3 基本雷诺方程推导 |
| 2.2 摩擦磨损基本理论 |
| 2.2.1 磨损分类及机理 |
| 2.2.2 磨损规律及理论 |
| 2.3 曲柄连杆机构动力特性 |
| 2.3.1 曲柄连杆机构运动分析 |
| 2.3.2 曲柄连杆机构受力分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 连杆衬套摩擦磨损试验台研制 |
| 3.1 连杆衬套摩擦磨损试验台总体设计 |
| 3.1.1 连杆衬套摩擦磨损试验台技术要求 |
| 3.1.2 试验台设计方案 |
| 3.1.3 机械传动系统 |
| 3.1.4 加载系统 |
| 3.1.5 润滑系统 |
| 3.1.6 电机选型 |
| 3.2 曲柄连杆机构静态强度校核 |
| 3.2.1 有限元方法概述 |
| 3.2.2 ANSYS Workbench软件介绍 |
| 3.2.3 有限元模型建立 |
| 3.2.4 施加边界条件 |
| 3.2.5 求解控制 |
| 3.2.6 结果分析 |
| 3.3 测量分析系统开发 |
| 3.3.1 测量系统的组成 |
| 3.3.2 测量系统软件开发 |
| 3.3.3 测量系统硬件选型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 试验台曲柄连杆机构多体动力学仿真计算 |
| 4.1 多体动力学基本理论 |
| 4.1.1 多体动力学概述 |
| 4.1.2 分析软件介绍 |
| 4.2 曲柄连杆机构多体动力学仿真计算 |
| 4.2.1 确定方案 |
| 4.2.2 建立工作目录 |
| 4.2.3 模型处理 |
| 4.2.4 搭建多体动力学模型 |
| 4.2.5 定义参数 |
| 4.2.6 结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 连杆衬套摩擦磨损试验台模拟试验 |
| 5.1 连杆衬套润滑特性试验 |
| 5.1.1 试验目标 |
| 5.1.2 试验方案 |
| 5.1.3 结果分析 |
| 5.2 连杆衬套磨损特性试验 |
| 5.2.1 试验目标 |
| 5.2.2 试验方案 |
| 5.2.3 磨损量测量 |
| 5.2.4 试验结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间获得的成果及参加的科研项目 |
四、活塞连杆机构的复合变形模拟（论文参考文献）
- [1]有阀线性压缩机单向阀组多参数影响规律研究[D]. 吉江. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [2]大功率柴油机活塞组密封和摩擦特性研究及结构参数优化[D]. 李秀春. 中北大学, 2021(09)
- [3]某发动机连杆的动力学分析及结构优化[D]. 刘碘卉. 重庆理工大学, 2021(02)
- [4]基于热弹性流体耦合的发动机振动噪声预测方法研究[D]. 顾灿松. 吉林大学, 2020(03)
- [5]柴油机传动系统耦合动力学特性研究[D]. 王闯. 哈尔滨工程大学, 2021
- [6]柴油机连杆有限元分析[D]. 徐子静. 大连交通大学, 2020(06)
- [7]基于状态智能预警驱动的柴油机IETM关键技术研究与应用[D]. 高志龙. 北京化工大学, 2020(01)
- [8]微小型自由活塞发动机理论与实验研究[D]. 黄福军. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [9]某汽油机连杆疲劳寿命分析及结构优化[D]. 胡长宏. 重庆理工大学, 2020(08)
- [10]发动机连杆衬套润滑与磨损特性研究[D]. 郭阳. 武汉理工大学, 2020(08)