基于CFD的柴油机曲轴减震器拆装过程仿真与
工程分析毕业论文
目 录
第一章 绪 论 ....................................................................................................... 1
1.1 柴油机曲轴减震器的发展概括与研究现状 ..................................................... 1 1.1.1 曲轴减震器的技术背景 .............................................................................. 1 1.1.2 曲轴减震器的发展趋势 .............................................................................. 1 1.2 过盈配合的液压拆装技术研究现状 ................................................................. 2 1.3 选题的意义与目的 ............................................................................................. 3 1.3.1 选题的意义 .................................................................................................. 3 1.3.2 选题的目的 .................................................................................................. 3 1.4 本课题的主要工作 ............................................................................................. 4 1.5 本章小结 ............................................................................................................. 4
第二章 柴油机曲轴减震器的工作原理 .................................................. 5
2.1 曲轴减震器的类型 ............................................................................................. 5 2.2 曲轴减震器的工作原理及基本结构 ................................................................. 5 2.2.1 曲轴减震器的基本结构 .............................................................................. 5 2.2.2 曲轴减震器的工作原理 .............................................................................. 6 2.2.3 曲轴减震器的特点 ...................................................................................... 7 2.3 本章小结 ............................................................................................................. 7
第三章 计算流体力学理论基础 ................................................................. 8
3.1 计算流体力学的概念 ......................................................................................... 8 3.2 基本控制方程 ..................................................................................................... 8 3.2.1 系统与控制体 .............................................................................................. 8 3.2.2 质量守恒方程（连续性方程） .................................................................. 9 3.2.3 动量守恒方程（运动方程） ...................................................................... 9
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3.2.4 能量守恒方程 ............................................................................................ 10 3.3 CFD数值模拟方法分类 ................................................................................... 10 3.3.1 有限差分法 ................................................................................................ 10
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3.3.2 有限元法 .................................................................................................... 10 3.3.3 有限体积法 ................................................................................................ 11 3.4 层流和湍流的基本理论 ................................................................................... 11 3.5 FLUENT概述 .................................................................................................... 11 3.6 GAMBIT概述 ................................................................................................... 12 3.7 本章小结 ........................................................................................................... 12
第四章 柴油机曲轴减震器模型建立及装配 ...................................... 13
4.1 主要零件的三维模型建立 ............................................................................... 13 4.1.1 主轮毂三维模型的建立 ............................................................................ 13 4.1.2 次轮毂三维模型的建立 ............................................................................ 13 4.1.3 拉伸器体三维模型的建立 ........................................................................ 14 4.1.4 曲轴三维模型的建立 ................................................................................ 14 4.1.5 曲轴齿轮三维模型的建立 ........................................................................ 15 4.2 其他零件的三维模型建立 ............................................................................... 15 4.2.1 侧板三维模型的建立 ................................................................................ 15 4.2.2 隔圈三维模型的建立 ................................................................................ 16 4.2.3 衬套三维模型的建立 ................................................................................ 16 4.2.4 活塞三维模型的建立 ................................................................................ 16 4.3 柴油机曲轴减震器三维装配 ........................................................................... 17 4.3.1 减震器三维装配 ........................................................................................ 17 4.3.2 柴油机曲轴减震器三维装配 .................................................................... 18 4.4 柴油机曲轴减震器拆装工艺过程仿真 ........................................................... 18 4.5 本章小结 ........................................................................................................... 19
第五章 柴油机曲轴减震器拆装油路压力分析 ................................. 20
5.1 柴油机曲轴减震器拆装时推压油路压力分析 ............................................... 20 5.1.1 推压油路模型建立 .................................................................................... 20 5.1.2 网格划分 .................................................................................................... 20 5.1.3 设置边界类型 ............................................................................................ 23
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5.1.4 求解设置 .................................................................................................... 24 5.1.5 求解结果 .................................................................................................... 32 5.2 柴油机曲轴减震器拆装时涨压油路压力分析 ............................................... 32 5.2.1 涨压油路模型建立 .................................................................................... 33 5.2.3 设置边界类型 ............................................................................................ 35 5.2.4 求解设置 .................................................................................................... 37 5.2.5 求解结果 .................................................................................................... 44 5.3 本章小结 ........................................................................................................... 45
总结与展望 ............................................................................ 错误！未定义书签。 致 谢 ...................................................................................................................... 48 参考文献 ................................................................................................................. 49
IV
第一章 绪 论
1.1柴油机曲轴减震器的发展与研究现状 1.1.1曲轴减震器的技术背景
当发动机运转的时候，由于发动机汽缸中的燃料的，燃料的燃烧的瞬间会产生巨大的压力，点火瞬间产生的压力同曲柄连杆机构传递到曲轴上，从而驱动曲轴旋转。由于发动机的每个缸内燃烧产生的瞬时巨大压力对其曲轴都会产生一个冲击，因此，曲轴在工作周期内将产生不均匀的旋转，旋转的角速度的峰值与工作周期的点火数对应。曲轴的这种不均匀旋转称之为曲轴滚震[1]。另外，由于曲轴存在一定的扭转刚度，作用在前端曲拐上的力会使曲轴前段相对后端迅速发生扭转变形，而当作用力消失后，这种扭转迅速复位，这种现象为曲轴扭震[2]。
为了减少滚震及扭震对曲轴的影响，当前发动机都在曲轴上面安装了飞轮和圆形的曲轴减震器，在这样的曲轴减震器内部存在橡胶阻尼环等装置，能够避免曲轴产生共振，同时也可以吸收部分扭震能量来达到减震的作用。
但是，就现有的曲轴减震器而言，这些仍不能完全消除滚震对曲轴的影响，使得曲轴减震器依然会存在不均匀旋转。曲轴不均匀的旋转会带动皮带产生较大的皮带张力，较大的皮带张力波动不仅会使皮带容易打滑，皮带磨损加剧，各结构之间产生摩擦进而产生噪音，而且会对其他附件产生冲击，使运动机构不稳定，特别是转动惯量较大的发电机和空调压缩机等零部件[3]。
1.1.2 曲轴减震器的发展趋势
国内外研究者减振器已经对曲轴的扭震，曲轴减震器进行了大量研究。早在20世纪20、30年代国内外的研究者们就注意到了硅油减震器，慢慢的不仅对硅油减震器的匹配而且对硅油减震器的设计等进行了研究。英国内燃机研究协会较为系统的研究了柴油机轴系的两质量点和三质量点简化模型的硅油减振器匹配计算方法，还给出了减振器的最佳阻尼系数计算和发热量计算的校核方法，这些方法一直沿用到现在，最佳阻尼系数计算和发热量计算的校核方法是目前广泛使用的理论和方法[4]。
德国内燃机研究协会也在20世纪50、60年针对硅油减振器的工程应用方面存在
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