中北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告格式

1、中北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告格式【最新資料，WORD文檔，可編寫(xiě)改正】1聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)狀況，依據(jù)所查閱的文件資料，撰寫(xiě)2000字左右的文件綜述：文件綜述課題名稱(chēng)：柴油機(jī)連桿模態(tài)剖析.本課題研究的目的：研究連桿的受力狀況，包含動(dòng)、靜載荷，以改良發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的設(shè)計(jì)和受力狀況。連桿是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要傳動(dòng)零件之一，其大頭孔與軸承連結(jié)，小頭孔經(jīng)過(guò)活塞銷(xiāo)和活塞連結(jié)，將作用于活塞的氣體膨脹壓力傳給曲軸，又受曲軸驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體1。連桿是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中傳達(dá)動(dòng)力的重要零件，它把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并將作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率1。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用，連桿除

2、應(yīng)擁有足夠的剛度和強(qiáng)度外，還應(yīng)盡量減小連桿的自己的質(zhì)量，以減小慣性力的作用2。連桿在工作中承受焦急巨變化的動(dòng)載荷，再加上連桿的高頻搖動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，會(huì)使連桿桿身發(fā)生變形：輕則會(huì)影響曲柄連桿機(jī)構(gòu)的正常工作，使機(jī)械效率降落；重則會(huì)破壞活塞的密封性能，會(huì)排放惡化，甚至造成活塞拉缸、拉瓦、使發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)法正常工作。所以對(duì)其剛度和強(qiáng)度提出了很高的要求。所以對(duì)連桿的強(qiáng)度和剛度剖析在連桿設(shè)計(jì)中據(jù)有很大的比重。跟著大型有限元軟件的出現(xiàn)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)研究愈來(lái)愈屢次。連桿作為內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造中的一個(gè)重要構(gòu)件，其使用靠譜性對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的靠譜性有著決定性的影響。傳統(tǒng)的連

3、桿設(shè)計(jì)基本上為靜態(tài)設(shè)計(jì)，而對(duì)連桿的動(dòng)向特征極少波及。但跟著發(fā)動(dòng)機(jī)的高速化和大功率化，靜態(tài)設(shè)計(jì)愈來(lái)愈不可以知足需要，常常在進(jìn)行靜態(tài)強(qiáng)度校核以及有限元靜態(tài)計(jì)算時(shí)，以為強(qiáng)度足夠，而在多次使用中卻發(fā)現(xiàn)連桿上出現(xiàn)裂紋這致命的破壞現(xiàn)象。所以，用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法進(jìn)行連桿的動(dòng)向特征研究已經(jīng)成為連桿設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。用有限元法對(duì)連桿的強(qiáng)度進(jìn)行了剖析，有時(shí)因?yàn)闂l件的限制，所成立的模型有一些不太合理的地方，連桿在氣體迸發(fā)壓力最大時(shí)，不單遇到軸向壓力，并且還會(huì)遇到必定彎矩的作用。同時(shí)關(guān)于界限條件的辦理也存在著不足，所以，采納先進(jìn)的有限元工具和合理的計(jì)算條件對(duì)車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)連桿進(jìn)行剖析才能獲取更精準(zhǔn)地結(jié)果2。自從三維實(shí)體特色建

4、模軟件上市，Pro/ENGINEER及UG引入復(fù)合建模的觀點(diǎn)，能夠?qū)嶓w建模、曲面建模、薄壁建模、半?yún)?shù)化及參數(shù)化建模融為一體，被寬泛地應(yīng)用在機(jī)械、汽車(chē)、航天等行業(yè)。并能自動(dòng)進(jìn)行干預(yù)檢查的高級(jí)裝置功能模塊、最初進(jìn)的CAM模塊以及5。擁有A類(lèi)曲線造型能力的工業(yè)造型模塊：它在全世界迅猛發(fā)展，占據(jù)了巨大的市場(chǎng)份額，已經(jīng)成為高端及商業(yè)CAD/CAE/CAM應(yīng)用開(kāi)發(fā)的常用軟件3。模態(tài)剖析是研究構(gòu)造動(dòng)力特征一種近代方法，是系統(tǒng)鑒別方法在工程振動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用。模態(tài)是機(jī)械構(gòu)造的固有振動(dòng)特征，每一個(gè)模態(tài)擁有特定的固有頻次、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)能夠由計(jì)算或試驗(yàn)剖析獲得，這樣一個(gè)計(jì)算或試驗(yàn)剖析過(guò)程稱(chēng)為模態(tài)分

5、析。這個(gè)剖析過(guò)程假如是由有限元計(jì)算的方法獲得的，則稱(chēng)為計(jì)算模態(tài)剖析；假如經(jīng)過(guò)試驗(yàn)將收集的系統(tǒng)輸入與輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)參數(shù)辨別獲取模態(tài)參數(shù)，稱(chēng)為試驗(yàn)?zāi)B(tài)剖析。假如通過(guò)模態(tài)剖析方法搞清楚了構(gòu)造物在某一易受影響的頻次范圍內(nèi)各階主要模態(tài)的特征，即可能預(yù)知構(gòu)造在此頻段內(nèi)在外面或內(nèi)部各樣振源作用下實(shí)質(zhì)振動(dòng)響應(yīng)。所以，模態(tài)剖析是構(gòu)造動(dòng)向設(shè)計(jì)及設(shè)施的故障診療的重要方法4。有限元法(FiniteElementMethod,簡(jiǎn)稱(chēng)FEM)作為模態(tài)剖析的方法是一種數(shù)值失散化方法,依據(jù)變分原理求其數(shù)值解。所以合適于求解構(gòu)造形狀及界限條件比較復(fù)雜、資料特性不平均等力學(xué)識(shí)題能夠解決幾乎全部工程領(lǐng)域中各樣邊值問(wèn)題(均衡或定常問(wèn)題、

6、動(dòng)向或非定常問(wèn)題)。有限元法的基本思想是:在對(duì)整體構(gòu)造進(jìn)行構(gòu)造剖析和受力剖析的基礎(chǔ)上,對(duì)構(gòu)造加以簡(jiǎn)化,利用失散化方法把簡(jiǎn)化后的界限構(gòu)造當(dāng)作是由很多有限大小、相互只在有限個(gè)節(jié)點(diǎn)處相連結(jié)的有限單元的組合體。而后,從單元剖析下手,先成立每個(gè)單元的剛度方程,再用計(jì)算機(jī)對(duì)均衡方程組求解,即可獲取問(wèn)題的數(shù)值近似解。用有限元法進(jìn)行構(gòu)造剖析步驟是:構(gòu)造和受力剖析-失散化辦理-單元剖析-整體剖析-引入界限條件求解二國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨向1）連桿的構(gòu)造連桿由連桿小頭、連桿桿身和連桿大頭組成。連桿桿身一般都采納從大頭到小頭逐漸變小的工字型截面形狀。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不可以相差太大，所

7、以，在連桿零件的大、小頭兩頭設(shè)置了去不均衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱(chēng)量后切除不均衡質(zhì)量5。連桿大、小頭兩頭對(duì)稱(chēng)散布在連桿中截面的雙側(cè)。考慮到裝夾、安置、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等（基本尺寸同樣）。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔（或油槽），發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依賴(lài)曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭襯套與活塞銷(xiāo)之間的搖動(dòng)運(yùn)動(dòng)副6。2）連桿的工況連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)熱功變換的主要機(jī)構(gòu)。其主要功用是將氣缸內(nèi)氣體作用在活塞上的力轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)力矩，進(jìn)而輸出動(dòng)力7。3）連桿的剖析方法傳統(tǒng)方法對(duì)連桿的剖析往常忽視次要載荷而取五種主要機(jī)械載荷，即襯套裝置預(yù)緊力、連桿螺栓預(yù)緊力、

8、作用在連桿小端的最大拉伸載荷（活塞組件及連桿自己的慣性力）和最大壓縮載荷（氣體迸發(fā)壓力和慣性力的共同作用）8。過(guò)去對(duì)連桿的剖析，常常是對(duì)連桿進(jìn)行獨(dú)自計(jì)算，且為節(jié)儉時(shí)間常常對(duì)連桿大小頭部分所承受載荷進(jìn)行簡(jiǎn)化剖析，而這對(duì)載荷和拘束的辦理就帶來(lái)了必定的困難。載荷近似以為按余弦規(guī)律散布，并且是失散的作用到大小頭內(nèi)表面。假如將變形放大100倍以后能夠發(fā)現(xiàn)連桿的受力變形狀況，很顯然，連桿小頭和大頭的變形狀況出現(xiàn)不一樣程度的失真，這是因?yàn)樽饔迷诠?jié)點(diǎn)上的載荷力方向和大小始終不變，所以當(dāng)連桿受力發(fā)生變形時(shí)，加載到節(jié)點(diǎn)上的力就不可以反應(yīng)真切的受力狀況9。拘束一般都是加載到桿身的節(jié)點(diǎn)上或許是加到連桿的大頭內(nèi)表面，這

9、種拘束的加載不切合真切的連桿受拘束狀況，簡(jiǎn)單造成不行知的偏差，并且在拘束處會(huì)產(chǎn)生大的應(yīng)力集中，不可以照實(shí)的反應(yīng)連桿的應(yīng)力散布10。有限元剖析法連桿的有限元剖析建模模型經(jīng)歷了一個(gè)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由淺入深的演變發(fā)展過(guò)程。從最早的曲梁模型到20世紀(jì)七八十年月的平面連續(xù)模型以及90年月到現(xiàn)在的三維實(shí)體模型。經(jīng)過(guò)近50年特別是近來(lái)30年的發(fā)展，有限元的基礎(chǔ)理論和方法已經(jīng)比較成熟，有限元計(jì)算結(jié)果能夠作為各種工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能剖析的靠譜依照11。在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域使用有限元方法，能夠很直接的剖析內(nèi)燃機(jī)零零件的構(gòu)造問(wèn)題、熱載荷問(wèn)題和缸內(nèi)的流場(chǎng)問(wèn)題。連桿的計(jì)算剖析在初期多采納經(jīng)驗(yàn)公式。有限元理論和方法提出后，快速在連桿

10、剖析上獲取寬泛應(yīng)用。有限元技術(shù)的應(yīng)用提升了內(nèi)燃機(jī)零零件設(shè)計(jì)的靠譜性，縮短了設(shè)計(jì)周期。大大推進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)工業(yè)的發(fā)展。近幾年來(lái)，跟著軟硬件水平的提升，活塞連桿組有限元技術(shù)又獲得了好多新的進(jìn)展12。在進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)零零件構(gòu)造的靠譜性剖析中，經(jīng)過(guò)數(shù)值方法求取零零件的載荷響應(yīng)是必不行少的。當(dāng)前在工程領(lǐng)域內(nèi)常用的數(shù)值模擬方法有：有限元法，界限元法、失散單元法和有限差分法，究其寬泛性而言，主要仍是有限單元法13。跟著計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用，有限元法用于解決工程技術(shù)問(wèn)題獲取了愈來(lái)愈寬泛的重視。當(dāng)前外國(guó)柴油機(jī)零零件有限元分析課題基本集中在應(yīng)力位移場(chǎng)剖析、溫度場(chǎng)剖析及振動(dòng)剖析三個(gè)方面。此外，鑒于有限元14。剖析的零件小到橡

11、膠密封圈，大到整個(gè)機(jī)體、缸蓋、幾乎涵蓋了全部剖析結(jié)果的構(gòu)造疲憊壽命展望也已漸漸發(fā)展起來(lái)。外國(guó)很多有名發(fā)動(dòng)機(jī)研究機(jī)構(gòu)如奧地利AVL研究所、英國(guó)Ricard。研究所、美國(guó)ATAC，以及主要發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商如美國(guó)GM、FORD、日本NlSSAN、TOYOTA、德國(guó)MTR等寬泛展開(kāi)了發(fā)動(dòng)機(jī)零零件的有限元剖析，發(fā)布了大批的研究報(bào)告和論文需要剖析的零件。近幾年來(lái)，柴油機(jī)零零件有限元剖析的一個(gè)特色是剖析更為精準(zhǔn)仔細(xì)，特別對(duì)小型零零件開(kāi)始采納非線性模型進(jìn)行接觸問(wèn)題的剖析研究。柴油機(jī)零零件有限元剖析的另一個(gè)特色是需要先進(jìn)的前辦理技術(shù)和高配置硬件設(shè)施，以進(jìn)行大規(guī)模復(fù)雜零零件的剖析。這種零件主要包含曲柄連桿機(jī)構(gòu)及其固

12、定件。曲軸、連桿、活塞的計(jì)算己經(jīng)在本來(lái)二維模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行三維模型的剖析，充分考慮零件細(xì)節(jié)對(duì)零件應(yīng)力散布或溫度散布的影響。機(jī)體的剛度、強(qiáng)度剖析及噪聲展望己經(jīng)用于機(jī)體的構(gòu)造改正研究。連桿工作的靠譜性問(wèn)題長(zhǎng)久以來(lái)向來(lái)是人們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)研究和改造過(guò)程中關(guān)注的熱門(mén)問(wèn)題。對(duì)連桿進(jìn)行構(gòu)造剖析，國(guó)內(nèi)外有大批的文件報(bào)導(dǎo)，概括起來(lái)主假如以下幾個(gè)方面：有限元強(qiáng)度應(yīng)力剖析、動(dòng)向響應(yīng)剖析、靠譜性剖析和優(yōu)化剖析。當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)連桿優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究還主假如在一些科研單位，對(duì)優(yōu)化后的結(jié)果進(jìn)行產(chǎn)品查核試驗(yàn)還不是好多，怎樣真切的將這個(gè)技術(shù)應(yīng)用于連桿生產(chǎn)廠家的實(shí)質(zhì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)也是急需研究的課題15。聯(lián)合本行業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及工藝條件，由發(fā)動(dòng)機(jī)和

13、計(jì)算機(jī)等多方專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員配合，進(jìn)行原型移植和二次開(kāi)發(fā)，才是我國(guó)柴油機(jī)行業(yè)計(jì)算機(jī)協(xié)助設(shè)計(jì)的發(fā)展道路，國(guó)內(nèi)己有大連理工大學(xué)馮立巖博士、薛冬新博士等人在這方面進(jìn)行了有利的探究并獲得一些重要成就。錢(qián)麗麗在連桿大頭-曲柄銷(xiāo)接觸的三維有限元素法計(jì)算中對(duì)連桿大頭曲柄銷(xiāo)的接觸力狀況進(jìn)行了詳盡的研究，以為沿活塞銷(xiāo)軸線方向的各接觸面的接觸角度是不一樣的，越湊近中間接觸面，接觸角度越小，接觸角度的大小大概在120180之間，這與曲柄銷(xiāo)受力向下彎曲相關(guān)，接觸力大小也是越湊近中間接觸面越小16。20世紀(jì)80年月末到90年月初采納常單元插值線性單元插值和界限元等方法對(duì)連桿進(jìn)行平面應(yīng)力應(yīng)變剖析。近幾年采納(連桿多質(zhì)量取代系

14、統(tǒng))的準(zhǔn)靜態(tài)平面變厚度有限元法，由最大應(yīng)力和最小安全系數(shù)來(lái)鑒別加強(qiáng)后連桿的安全性，并提出改良連桿構(gòu)造的門(mén)路17。對(duì)連桿的三維實(shí)體應(yīng)力應(yīng)變剖析開(kāi)始于90年月初。國(guó)內(nèi)外很多高校、發(fā)動(dòng)機(jī)廠商和科研單位對(duì)各樣型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿進(jìn)行了強(qiáng)度和應(yīng)力剖析，確立了不一樣載荷下的高應(yīng)力區(qū)及其變形形狀，計(jì)算出連桿最危險(xiǎn)部位的安全系數(shù)，進(jìn)而為連桿的改良設(shè)計(jì)供給依照18。連桿靜態(tài)應(yīng)力的精準(zhǔn)計(jì)算已經(jīng)成為人們關(guān)懷的焦點(diǎn)之一,這就要求進(jìn)一步改良界限條件的辦理技術(shù),如各樣載荷的精準(zhǔn)計(jì)算,考慮連桿使用中的變形,考慮軸承油膜的剛度、阻尼特征，采納接觸算法、達(dá)到能真切模擬各組件之間的接觸行為等?？紤]振動(dòng)作用的連桿動(dòng)向強(qiáng)度計(jì)算是連桿的研究發(fā)展方向之一19。跟著發(fā)動(dòng)機(jī)高速化，大功率化，動(dòng)向計(jì)算是對(duì)連桿構(gòu)造進(jìn)行合理設(shè)計(jì)、計(jì)算疲憊強(qiáng)度、提升使用靠譜性的必需手段。國(guó)內(nèi)外近來(lái)幾年來(lái)對(duì)內(nèi)燃機(jī)連桿進(jìn)行了好多動(dòng)向研究獲得了令人滿(mǎn)意的進(jìn)展。考慮振動(dòng)作用的連桿動(dòng)向剖析將成為連桿剖析的要點(diǎn)。對(duì)影響連桿靠譜性剖析的要素進(jìn)行詳盡的機(jī)理研究也是要點(diǎn)內(nèi)容之一20。.意義：