6M型车用制动空压机曲轴性能分析及优化

【摘要】制动空压机作为汽车制动系统的元件之一,人们对其工作时的可靠性和安全性要求越来越高,此外,空压机在工作时产生的振动和噪声会影响人们的身心健康,污染环境。而曲轴作为空压机的关键部件,其性能的好坏直接影响着空压机的整机性能。因此,研究曲轴性能对改善空压机的整机性能有着重要意义。本课题的研究对象为6M型车用制动双作用空压机的曲轴,分别对曲轴动静态性能做了相应的分析,保证曲轴现有设计满足使用要求,并在此基础上,对曲轴进行结构优化,提出改进曲轴性能的措施,最后确定了三种优化方案。主要内容如下：1)根据车用制动空压机的基本计算参数(曲轴的几何特性、理论排量、输入功率),分析曲柄连杆机构的运动规律,利用MATLAB软件和ADAMS仿真软件,分别仿真得到活塞的位移、速度、加速度的运动规律曲线,并在此基础上展开各个零件的力学计算,由此得到曲轴工作过程中的受力规律及特点。2)根据车用制动双作用空压机曲柄连杆机构的力学模型,研究曲轴六个转角下的受力情况,利用有限元分析软件ANSYS,通过静态分析得出六种工况下的应力云图和应变云图,并确定应力最大和变形最大的位置及数值,确保曲轴的强度和刚度满足使用要求。通过模态分析求出曲轴前八阶固有频率和振型,保证曲轴不会因外激频率与固有频率过于接近而发生共振。3)根据曲轴动静态性能分析,利用有限元分析软件ANSYSWORKBENCH进行曲轴参数化建模,选择主轴颈直径D1、曲柄销直径D2、主轴颈圆角f1、主轴颈圆角f2、曲柄销圆角f3、曲柄销圆角f4为设计变量,以曲轴最大复合应力为优化目标,利用ANSYSWORKBENCH优化模块进行曲轴结构优化,优化方案A使最大复合应力相对初始值减少了27.44%；优化方案B使最大复合应力相对初始值减少了27.96%；优化方案C使最大复合应力相对初始值减少了29.71%。相比较而言,方案C的优化效果最好,实际应用时,优先选择方案C,并以优化后的曲轴所受最大应力进行疲劳寿命计算,得到曲轴的疲劳累积损伤系数为0.0625,疲劳寿命为16年。
【作者】屈真真；
【导师】韦尧兵；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】制动空压机；曲轴；有限元；动静态性能；优化；

【参考文献】
[1]蒋义赏.芳纶/玻纤针刺毡的阻燃性能研究[D].浙江理工大学,纺织工程,2012,硕士.
[2]冯海宁.意思表示中的“错误”制度[D].中国社会科学院研究生院,民法（专业学位）,2014,硕士.
[3]杨丽美.我国农村集体经济组织的演变形态[D].中国社会科学院研究生院,民商法（专业学位）,2014,硕士.
[4]柯春艳.基于TD-SCDMA的多媒体综合接入设备的研究及实现[D].西安科技大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[5]黄园园.重大突发事件灾后应急救援车辆的路径选择与协调研究[D].燕山大学,运筹与管理,2013,硕士.
[6]金勤可.和谐居住环境研究[D].广东工业大学,环境艺术设计及理论,2013,硕士.
[7]胡勇.论诽谤罪的限制适用[D].江西财经大学,刑法学,2013,硕士.
[8]魏雅芬,郭柯,陈吉泉.降雨格局对库布齐沙漠土壤水分的补充效应[J].植物生态学报,2008,06:1346-1355.
[9]刘迎秀.从认知角度对颜色词“青”的翻译研究[D].大连海事大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[10]杨瑞.非基督教运动研究[D].河北师范大学,中国近现代史,2014,硕士.
[11]许富康,池菊芳,许伟源,唐伟良,王胜凯,彭放,吕海涛,季政,郭航远.永久起搏器旋弄综合征一例报道[J].中国全科医学,2014,32:3893-3895.
[12]倪效虎.混凝土连续曲线箱梁桥内力与设计参数因素研究[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.
[13]刘沈衡,朱春生.利用重磁资料预测呼伦湖地区油气资源量[J].石油地球物理勘探,1995,03:424-429+442.
[14]李甜.BIM协同设计在某建筑设计项目中的应用研究[D].西南交通大学,工商管理,2013,硕士.
[15]张晶.几丁质酶基因及核糖体失活蛋白基因对水稻的遗传转化[D].东北农业大学,植物学,2003,硕士.
[16]邵伟跃.iTECS检测桥梁混凝土构件裂缝深度的有限元模拟[J].公路,2014,06:258-261.
[17]王琦.浅析行政处罚中的违法所得[D].苏州大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[18]陈光荣.草鱼病原菌三元融合子构建及生物学特性研究[D].湖南农业大学,水产养殖,2004,硕士.
[19]罗景凡.民办中小学教师学校归属感研究[D].西南大学,教育经济与管理,2013,硕士.
[20]刘旭.含风电场的随机生产模拟[D].山东大学,电力系统及其自动化,2013,硕士.
[21]李冠群,高辉,周灿丰,曹军.预制孔形状对摩擦叠焊单元成形影响的数值分析[J].热加工工艺,2014,21:149-151.
[22]潘正帅.基于VB和GIS的井下人员定位及管理系统软件的实现[D].郑州大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[23]王璐.视觉特性下博物馆空间光环境的应用与研究[D].西安建筑科技大学,艺术设计,2013,硕士.
[24]李海甲.兔气管黏膜上皮细胞原代培养的研究[D].扬州大学,外科学,2011,硕士.
[25]李沛.二氧化硅气凝胶微粒的制备及性能研究[D].长安大学,材料工程（专业学位）,2014,硕士.
[26]邱瑛,宋俊高,杨其明.上海地震台阵电缆的铺设[J].地震地磁观测与研究,2002,02:41-46.
[27]韩静.企业e-Learning与学习型组织创建[D].华东师范大学,教育技术学,2002,硕士.
[28]李姿曼.基于政府监管视角的上市公司退市风险预警模型研究[D].浙江大学,财政学,2013,硕士.
[29]唐笑琳.《说苑》生死考验主题故事研究[D].渤海大学,中国古代文学,2014,硕士.
[30]吴钧伟.中国共产党新民主主义革命时期民生思想及实践[D].扬州大学,马克思主义中国化研究,2012,硕士.
[31]刘秀芳.有效市场与资本资产定价模型[D].天津财经学院,2001.
[32]罗晓.鼻中隔偏曲对鼻腔双侧鼻窦炎发病率影响差异的临床研究[D].川北医学院,耳鼻咽喉科学,2013,硕士.
[33]廖清泉.大部制改革背景下的基层政府机构改革研究[D].山西师范大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[34]谭维.图书页码设计研究[D].南京艺术学院,2004,硕士.
[35]董双.高校危机事件应急能力研究[D].西南政法大学,政治学理论,2012,硕士.
[36]马慧鑫.中文歌曲在韩国高中汉语课堂中的应用[D].沈阳师范大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[37]张保峰.带攻击角度约束的多导弹协同导引律设计[D].哈尔滨工业大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[38]张丽萍.MaterialStudio软件在固体物理教学中的应用[J].课程教育研究,2015,08:193-194.
[39]温峻.重庆农村居民参加城乡居民社会养老保险影响因素研究[D].重庆大学,社会保障,2014,硕士.
[40]魏浩然.咪唑酯金属—有机骨架材料的制备及成型研究[D].北京化工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[41]陈慧平.关岭三国文化的历史意蕴与现代价值[D].华中师范大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[42]武氏青海.越中教师职前教育课程设置的比较研究[D].广西师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[43]王中明.MgAl_2O_4基复合陶瓷材料的微波烧结制备研究[D].中国矿业大学,材料加工工程,2014,硕士.
[44]王咏梅,陈家琪,耿玉良.可交互数据清洗系统研究[J].工程地质计算机应用,2004,02:18-21+29.
[45]吕红敏.新型长波长荧光探针的合成及性质研究[D].西北大学,有机化学,2014,硕士.
[46]孟凡华.能量回馈变频器的控制策略研究[D].哈尔滨工业大学,电气工程,2013,硕士.
[47]岳航勃,窦瑶,何明,尹国强,崔英德.提高蛋白质生物塑料力学性能的研究进展[J].化工进展,2013,07:1591-1597.
[48]王英姿.电梯安全远程监管系统应用软件设计与实现[D].西安科技大学,电路与系统,2014,硕士.
[49]詹鹏.中日贸易摩擦分析[D].河北大学,世界经济,2003,硕士.
[50]张鹏.EPON技术在电力系统中的应用[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2012,硕士.