空压机曲轴连杆机构动力学计算分析开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着科学的逐步进步与社会的发展,船舶行业发生了显著的变化,船舶行业中被运用了越来越多的新型技术和先进的设备。人口移动与商业贸易的发展促使了船舶向大型化、自动化、节能化发展。所以在船舶的制造与选择时,会选择自动化程度、能量转化率高的设备,还会选择节能型的设备以提高经济效益[1]。

空压机是现代化工业发展的重要产品,在造船行业中得到广泛应用。作为船舶生产的四大件之一,对其安全航行、高效运转等方面有着严格的指标[2]。首先,空压机在船舶行业中的主要的作用是:产生压缩空气,进而保证柴油机的正常启动及换向,并实现主、辅设备的自动控制。空压机在整个船舶航行中多处使用,其安全性关系到整个船体的正常运转,对不同船只下作业的空压机也提出更高的要求。曲轴作为空压机的关键部件,其性能对整机有着直接的影响着,在船舱下工作的空压机产生的振动和噪音会严重影响人们的身心健康,造成环境污染并构成严重的安全隐患。曲轴不仅承受外界的转矩与弯矩,同时还承受着活塞连杆组合运动的惯性力,以及压缩空气产生的阻力[3]。复杂的作用力在曲轴内产生交变弯曲应力和扭转应力,并在曲柄销轴颈与主轴颈等过渡圆角处出现应力集中的情况。因此,曲轴在无限次周期循环的运转过程中就可能出现失效和疲劳断裂等情况,进而引发一系列不可控后果。准确地计算出曲轴的固有频率及振型,对不同船只下作业的空压机曲轴性能进行研究,并对其进行改进设计具有重要的意义。

而建立模型显然成为这项工作中十分重要的一个部分。一位名为谢成雨[4]的学者采用模态分析理论和有限元分析软件对空压机曲轴的振动特性进行研究。模态分析是曲轴动态设计的必要步骤,每一节模态都有特定的固有频率、振型以及阻尼比,它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数[5]。基于有限元法进行模态分析,利用线性叠加原理将一个复杂的模态振型分解为许多个小模态方程并逐个叠加,然后进行模态分析,得出曲轴的自由振动频率,可有效避免曲轴旋转过程中发生共振。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

本文主要通过了解空压机曲轴连杆机构的相关知识,学习solidworks等建模软件,建立空压机曲轴连杆机构的模型,并获取相关的数据,最后进行动力学的分析与计算,对其性能进行研究及其改进。

2.2研究目标

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3. 研究计划与安排

[1]第1—3 周: 英文翻译,完成开题报告和文献综述
[2]第4—6 周:空压机曲轴连杆机构研究现状分析
[3]第7—8 周:空压机曲轴连杆机构动力学建模
[4]第9—10 周:空压机曲轴连杆机构动力学仿真计算
[5]第11—12周:撰写毕业设计论文
[6]第 13 周: 论文初稿交指导教师审阅,修改定稿,装订成册
[7]第 14 周: 论文交评阅教师审阅
[8]第 15 周: 论文整理并答辩

4. 参考文献(12篇以上)

[1]吕国录,张军,刘志萌.船舶行业的余热利用技术[j].船舶工程,2017,39(s1):270-274.

[2]魏国营,郭中海,谢伦荣,等.煤巷掘进水力掏槽防治煤与瓦斯突出技术 [j].煤炭学报,2007,32(2):172-176.

[3]陈仁来.空气压缩机振动原因分析及改进措施 [j].石油化工设备技术,2004,25(5):44-46.

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