LSDe-231型車用制動(dòng)空壓機(jī)曲軸性能分析及優(yōu)化.pdf

1、近些年，隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車制動(dòng)系統(tǒng)主要元件—車用制動(dòng)空壓機(jī)，也隨之迅速發(fā)展起來(lái)，安全性好、可靠性高與低振動(dòng)、低噪聲的空壓機(jī)越來(lái)越受到人們的重視。曲軸作為空壓機(jī)的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣直接影響著空壓機(jī)整機(jī)性能的好壞。因此，研究分析和改善曲軸的動(dòng)靜態(tài)性能，對(duì)提高空壓機(jī)整機(jī)性能有著重要的意義。本課題以LSDe-231型車用制動(dòng)空壓機(jī)曲軸為研究對(duì)象，對(duì)曲軸動(dòng)靜態(tài)性能做了相應(yīng)的分析，保證曲軸現(xiàn)有設(shè)計(jì)滿足使用要求，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)曲軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)

2、優(yōu)化，提出改進(jìn)曲軸性能的措施，最終確定兩種優(yōu)化方案。具體內(nèi)容和解決的關(guān)鍵性問(wèn)題如下:
　　1)首先介紹LSDe-231型車用制動(dòng)空壓機(jī)的組成及工作原理，在此基礎(chǔ)上展開(kāi)各個(gè)零件的動(dòng)力學(xué)計(jì)算，由此得到曲軸工作過(guò)程中的受力規(guī)律及特點(diǎn)。
　　2)利用將曲軸面力轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)集中力的方法模擬加載連桿力，使用COMBIN14單元模擬軸承彈性支撐，選取曲軸最大彎矩和最大扭矩兩個(gè)時(shí)刻為危險(xiǎn)工況對(duì)曲軸進(jìn)行靜力分析。查看Von-Mises分布圖，最

3、大復(fù)合應(yīng)力為16.28MPa，出現(xiàn)在主軸頸圓角處;利用Y向位移數(shù)據(jù)求得曲軸最大撓度為y=0.001154mm，最大扭轉(zhuǎn)角為ψ=0.27°/m，分析計(jì)算表明曲軸現(xiàn)有靜強(qiáng)度靜剛度均滿足設(shè)計(jì)要求。
　　3)利用模態(tài)分析求出了曲軸前十階固有頻率和振型，保證曲軸不會(huì)因外激頻率與固有頻率過(guò)于接近而發(fā)生共振。利用瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)分析求出曲軸一個(gè)工作周期內(nèi)應(yīng)力和位移隨時(shí)間的變化規(guī)律，并確定了4個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)間和位移時(shí)間曲線，結(jié)果表明，曲軸錐面軸扭轉(zhuǎn)

4、振幅較小，而最大應(yīng)力節(jié)點(diǎn)43應(yīng)力振幅較大，相對(duì)容易發(fā)生疲勞失效。
　　4)在ANSYS疲勞分析模塊中對(duì)43號(hào)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了疲勞分析，人工儲(chǔ)存43號(hào)節(jié)點(diǎn)最大應(yīng)力值和最小應(yīng)力值。分析得到曲軸使用一年的疲勞累積損傷系數(shù)0.0588，曲軸壽命為17年。
　　5)在ANSYS WORKBENCH優(yōu)化模塊中進(jìn)行曲軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化。以曲軸最大復(fù)合應(yīng)力FESM,MAX和最大總位移FTDM,MAX為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化方案一使得FESM,MAX減小10.87