关于基于AWE的汽车空压机连杆模态特性分析

 螺杆空压机是一种定容、回转式压缩机，主要通过螺杆的啮合和回转运动，完成吸气-封闭-压缩-排气周期。其优点是坚固耐用、维护方便，其缺点是输出压力不甚稳定，同等条件下的能源效率不及活塞空压机。螺杆空压机又分为双螺杆空压机和单螺杆空压机，目前市场占有率较大的是双螺杆空压机，具有绝大多数，但某些厂家的优质单螺杆空压机也不可小觑。

简单地说，压缩空气净化设备就是能对压缩空气进行净化处理的设备，也称压缩空气后处理设备。

空压机排出的压缩空气含有相对湿度的水份、微量的杂质和微量的油份；压缩空气的应用领域很广，当应用工艺对压缩空气品质有要求时，就必须配置压缩空气净化设备；因此，应根据应用工艺的要求合理选配净化设备。 

出连扦结构的频率振型等校态参数为连杆的结构动力学分析和后续尺寸优化提供依据1协同优化设计环境0处技术，不仅为研发人员提供个分析计钚研发搭，个新的平台。8，也1的出观，使企业综合应用各种0恕耆砑，筮膊，品研发服务成为可能，展，是⑴ANSYS求解实际问的新代产品，给系统提供了全新平台，保证设计的最好处结果仿真分析和试验的协同和管理，使设计人员分析人员及试验人员，宁娃管理人员在个平台。实观同时工作和交流协在同平台不仅能实观对，和处等矜软硬件以及数据等资源的整合，还可实现各部门不同设计分析和试验人员的协同开发数据共，与交换，极大地提高广设汁研发的效率，提高了竹理的水平。

　　本义利巧隹计算机辅助设计软件疋，迮扦的维几何模型，片保存为仰8格式的文作，在奶8，灿哪1集成环境下，通过代3伽模式将1征8格式的文件导入至界，1加沉建1连扦东东阿人，武汉理工大学，硕士研究生，主要研究方向为有限元仿真分析及情况以及每模态下的振型，分析计算结果并指出了连杆的薄弱环节。

　　2连杆有限元模型的建立对实体结构进行维建模时，常采用以下方法建模，适用于结构比较简单的模型。

　　在维0，软件中建立维模型，通过与分析软件的接口将模型导入，适用于较复杂的模型，但导入后模型容易出错，给下步网格的划分带来困难，且修复模型需要浪费很多时间和精力。

　　在维0，软件中建立维模型，使用0接口以1哈1或撕16模式读入到，0灿61中3，此法可以正确无误地导入维模型，而且可以直接以丑为平台直接对结构戈扮网格并进行相应的分析。

　　维几何模型，并保存为格式的文件，通过哪3模式导入至以0灿6以中。在对几何模型进行网格戈扮时采用0灿61中的默认选项，将连杆分为9275个单元15253个节点，戈，分网格后的连杆有限元模型1.坐标系取沿连杆的长度方向为尤轴，连杆大头圆孔的中心线方向为7轴，3连杆的有限元求解与结果分析连杆做平面运动，两端受到活塞销和曲柄销的限制。为此在两端孔轴线上定义圆柱坐标系，孔端上的点有绕轴转动的自由度，模态是由系统的固有特性决定的与外载荷无关，故不需设置载荷边界条件。利用上面建立的维有限元模型对4沿空压机连杆进行动态特性分析，分析截止频率采用默认形式。截取了连杆的20阶模态，其结果1.

　　阶计算值甩2 1数计算值况2由计算结果可以看出，该连杆的模态比较密集，内都有1阶模态，而在2000，4100也之间的模态主要分布在3400，4100他频段内，共有7阶模态，并且相邻两阶模态之间相差不是很大。车用压缩机处于变工况变转速条件，连杆在工作过程中需承受活塞传递的气体力往复运动质量的惯性力及自身摆动产生的惯性力此外还有大小头轴承过盈产生的装配应力及螺栓的预紧力。惯性力变化与压缩机的转速有关，其频率通常是压缩机的驱动源发动机基频的谐次，而气体力在某种程度上可以看作脉冲激励，其频率范围很宽3.由计算结果可知，在工作过程中由于连杆模态密集，很容易发生共振响应，从而引起连杆的动应力过大，以至于出现疲劳裂纹。尤其是第12阶模态频率相对较低，而发动机在低频段内的激励也较大，所以极易引起较大振型反映了在某阶模态下结构各个部位之间位移的相对值。从振型上可以找出在该阶振动模态下连杆振动响应的现形态，同时也能发现振动时节点的位置。节点般情况下也是在结构动态响应时易于产生破坏的部位。振动可以达为各阶固有振型的线性组合，其中低阶的固有振型要比高阶对连杆的振动影响大，阶数越低影响就越大，因此低阶振型对连杆的动态特性起着决定作用，故进行连杆的振动特性的分析计算时通常取低阶模态进行分析4本文主要对连杆1700只2以下的8阶振型进行分析，2为连杆的第1阶，第8阶振遨。

　　0第1阶振型上贫阶振型沿轴。第8阶振型。沿7轴可以看出，在1700也以下的前8阶模态内，连杆的振动形式多样，集现为弯曲振动第1阶第2阶和第3阶分别为绕义轴2轴和由的弯曲振动，并稍带扭转；第4阶为连杆小头的局部振动；第5阶和第6阶模态分别为绕2轴和由的1阶2阶的弯曲振动；第7阶为连杆的弯扭复6振动；第8阶为绕2轴的2阶3阶的弯曲振动。在所有的整休振型下，连杆的大小头圆孔都存在失圆现象孔的失圆会使大头与曲轴连杆轴颈小头与活塞销失去正常配合，导致常的抱瓦烧瓦减磨材料疲劳脱落等系列故障。连杆的弯曲振动会使活塞相对于气套轴颈相对于轴承发生歪斜，产生附加应力，引起裂纹和损坏。

　　由振型还可知，弯曲振动和弯扭复合振动时，连杆的结构形状变化最大，而且存，著的节点位置，第1阶第2阶第3阶弯曲振型的节点在连杆的中部，第5阶弯扭复合振型的节点位置与第6阶弯曲振型的节点位置基本相同，节点位置有2个，分别在连杆杆身与连杆小头结合部分和连杆杆身与大头结合部分；第7阶弯扭复合振动时点在杆身中间，出现应力集中；第8阶弯曲振型的节点有2个，分别在连杆中部和接近小头的部位。所以，在对连杆进行设计时，不仅要考虑杆身与大小头的连接部位应力集中的影响，更要考虑杆身的中间部位及连杆动态特性对其疲劳强度的影响。

　　4结论连杆的动态特性分析是静态设汁的补充和发展，是对连杆结构进行合理设计提高其使用可靠性的重要手段该连杆的模态密集，特别是第1第2阶模态频率偏低，在1作过程受到空压机激励的作用，比较容易引起共振响应，导致连杆某些部位动应力过大，应在设计改进予以重视连杆的应力集般在大小头连接部位，但杆身的部应力集中现象也较明显，此应改变传统的设十观念，在设计，允分考虑连杆的中部。

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