发动机飞轮壳强度有限元分析.docx

发动机飞轮壳强度有限元分析
摘要：
本文采用ANSYSWorkbench软件对发动机飞轮壳进行有限元分析，并通过对结果的分析、计算和评估，展现了飞轮壳的机械性能，并提出了一些改进建议，以提高飞轮壳的强度和稳定性。
首先，对发动机飞轮壳结构进行了建模和网格划分，并在软件中输入了所需的力和边界条件，进行了静态强度分析，得出了应力、弹性模量和刚度等相关参数。
接着，通过对模型进行了材料强度的评估，得出了飞轮壳的强度和稳定性，并与国家标准进行了对比。
最后，根据分析结果，提出了改善飞轮壳强度和稳定性的建议。
关键词：发动机飞轮壳；有限元分析；强度评估；改进建议
Abstract:
ThispaperadoptsANSYSWorkbenchsoftwaretoperformfiniteelementanalysisontheengineflywheelshell.Throughtheanalysis,calculationandevaluationoftheresults,themechanicalperformanceoftheflywheelshellisdemonstrated,andsomeimprovementsuggestionsareputforwardtoimprovethestrengthandstabilityoftheflywheelshell.
Firstly,thestructureoftheengineflywheelshellismodeledandmeshed,andtherequiredforceandboundaryconditionsareinputintothesoftwareforstaticstrengthanalysis,resultinginrelatedparameterssuchasstress,elasticmodulus,andstiffness.
Secondly,thematerialstrengthofthemodelwasevaluated,thestrengthandstabilityoftheflywheelshellwereobtained,andthecomparisonwithnationalstandardswasmade.
Finally,basedontheanalysisresults,suggestionsforimprovingthestrengthandstabilityoftheflywheelshellareproposed.
Keywords:Engineflywheelshell;Finiteelementanalysis;Strengthevaluation;Improvementsuggestions
1.引言
发动机是机器设备中最关键的部件之一，而飞轮作为发动机的一个重要组成部分，在其中有着很重要的作用。飞轮质量越大，旋转惯量越大，发动机的扭矩越稳定，相反，飞轮质量越小，旋转惯量越小，发动机的扭矩越不稳定，因此，在飞轮中，如何提高旋转惯量和保证强度和稳定性显得尤为重要。因此，对飞轮的强度和稳定性进行研究和优化已成为发动机研发及生产过程中的重要环节之一。
有限元分析手段是机械工程领域中常见的研究方法之一，其通过对实际情况进行建模，建立数学模型，借助计算机对模型进行分析，以达到评估其机械强度和稳定性的目的。本文采用有限元分析手段对发动机飞轮壳的强度和稳定性进行分析，并提出一些改进建议。
2.建模
2.1.模型几何结构
飞轮壳是通过多数连接螺钉固定在曲轴上的发动机部件。其几何图形见图1所示。
图1飞轮壳几何结构图
固定在曲轴上的飞轮壳会被发动机所用力攻击，以及由于高速旋转所产生的离心力。同时，由于受到温度和压力变化的影响，加重了飞轮壳的设计难度。在此基础上，本文根据实际情况建立了发动机飞轮壳的有限元分析模型，如图2所示。
图2飞轮壳有限元模型
2.2.网格划分
飞轮壳结构是一个复杂的曲面结构，为了使网格划分得到最佳的结果，需要对飞轮壳结构进行适当的分区。在本文中，采用ANSYSWorkbench软件中的Shell181壳单元对飞轮壳进行网格划分。网格划分的结果如图3所示。
图3网格划分结果
3.有限元分析
3.1.工况和加载
根据发动机飞轮壳的实际使用情况，建立了相应的工况和加载条件。将四个紧固螺钉通过内表面固定在飞轮架上，并施加径向负载和目前工况下的转矩。
3.2.静力学分析
对有限元分析模型进行静力学分析，根据分析结果，通过结果查看器获得了飞轮壳的弹性模量、应力大小和项积分。所见如图4所示。
图4飞轮壳静态力学分析结果
据所得模拟结果表明，最大主应力为23.4MPa,该值小于材料的屈服极限，加上一定的安全系数，说明材料的强度和稳定性都足够