پس از معرفی موتور های وی سی آر و حساسیت شاتون بدلیل متغیر بودن نسبت تراکم آن با اعمال بارگزاری متناوب به تحلیل خستگی در شاتون پرداخته و در دو حالت نسبت تراکم بالا و نسبت تراکم پایین این آنالیز صورت می گیرد
دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مکانیک
تحلیل خستگی شاتون یک موتور نسبت به تراکم متغیر
چکیده:
یکی از مهمترین قطعات موتور که تحت بارهای متناوب قرار می گیرد شاتون آن است از آنجائیکه این قطعه در شرایط بارگزاری متناوب قرار می گیرد یکی از تحلیل های مهم در آن، تحلیل خستگی این قطعه است.به این منظور در این پایان نامه، در ابتدا پس از معرفی موتور های وی سی آر و حساسیت شاتون بدلیل متغیر بودن نسبت تراکم آن با اعمال بارگزاری متناوب (برگرفته از نمودار نیروهای اعمال حاصل از فشار احتراق، نیرو های اینرسی) به تحلیل خستگی در شاتون پرداخته و در دو حالت نسبت تراکم بالا و نسبت تراکم پایین این آنالیز صورت می گیرد.
مقدمه
گسیختگی های مکانیکی، زیانهای جانی و مالی زیادی را به وجود آورده است. گسیختگی های ناشی از بارگذاری تکراری که همان خستگی باشد، حداقل نیمی از این گسیختگی های مکانیکی را موجب می شود.این گسیختگی ها غیر قابل پیش بینی بوده است. بسیاری پیش می آید که قطعات ماشین در اثر تنش های مکرر یا نوسانی می شکنند. در حالی که تحقیق های دقیق نشان می دهد که بیشترین مقادیر تنش ایجاد شده کمتر از استحکام نهایی ماده و در بسیاری موارد حتی کمتر از استحکام تسلیم بوده است. برجسته ترین ویژگی این گونه شکست ها این است که تنشها به دفعات بسیار زیاد تکرار می شوند به همین دلیل آن را شکست خستگی می نامند.
حداقل دو معیار مختلف برای خستگی مورد نیاز است زیرا شکست ناشی از خستگی حداقل در دو مرحله اتفاق می افتد:مرحله اول ترکها به وسیله کرنش برشی پلاستیکی موضعی توسعه یافته،سپس رشد ترکها توسط تنش های کششی توزیع شده پدید می آید و سپس شکست نهایی کل فرآیند خستگی را کامل می کند. شکست خستگی از یک ترک کوچک شروع می شود این ترک اولیه آنقدر کوچک است که حتی تشخیص آن در تصاویر اشعه X نیز بسیاردشوار است. ترک در نقطه ای از ناپیوستگی قطعه مانند تغییر مقطع جای خار، یا یک سوراخ شروع به گسترش می کند.
کلمات کلیدی:
شاتون
تحلیل خستگی
گسیختگی های مکانیکی
متغیر بودن نسبت تراکم موتور
بیشینه تحقیق:
1- در گزارش تحت عنوان تحلیل خستگی که در سال 2005 به انجام رسید به بررسی چند ماده برای شاتون پرداخته شد و بارگذاری هایی انجام شده نیز به صورت جداولی ارائه شده است. [12]
2- در مقاله آقای شنوی با عنوان تحلیل بارهای دینامیکی و بهینه سازی شاتون که در سال 2004 انجام شده است. در ابتدا به صورت جداول و نمودارهایی اطلاعاتی از وجود نیروها برای شاتون در زاویه چرخش های مختلف میل لنگ و برای دورهای مختلف به صورت کامل ارائه شده است سپس به تحلیل بار دینامیکی بر روی شاتون پرداخته است. در قسمت بعد شاتون مدل کرده برای اجزای محدود که تمام شر ایط از جمله مش بندی، بارگذاری ، شرایط مرزی و نتایج را مشاهده می کنیم که بر اساس تنش این نتایج اعمال شده و سپس به بهینه سازی شاتون و به دست آوردن نتایج بهتر پرداخته شده است. [13]
3- در سال 2003 تحلیل خستگی در محیط Ansys انجام شد که نمودار S-N را برای یک ماده قرار داده و بارگذاری های ثابت و متناوب را بررسی کرده است و تأثیرات را برای تئوری های مختلف بررسی کرده و در نهایت نیز برای شاتون عمر، ضریب اطمینان و نقاطی که دارای بیشترین تنش است را محاسبه کرده است. [14]
4- در مقاله ای تحت عنوان بهینه سازی و تحلیل خستگی یک شاتون تیتانیومی در ابتدا به پارامترهای طراحی پرداخته و در نهایت تحلیل دینامیکی و تحلیل خستگی را انجام داده اند که فرمول های مورد استفاده را نیز ارائه داده اند. [15]
5- در سال 2006 با توجه به استفاده مواد مختلف در گستره دمایی متفاوت و تأثیرات دما و انتقال حرارت بر این مواد که در تهیه شاتون بسیار به کار می رود پرداخته شد و همچنین این تأثیرات دما در غالب زمان نیز به صورت جداولی ارائه شد. [8]
6- در مقاله ای از آقای علی فاطمی که در سال 2003 در دانشگاه تولدو ارائه شد به رفتار خستگی و عمر قطعه شاتون برای مواد مختلف که در تنش های مختلف و دورهای مختلف قرار دارد می پردازد.همچنین به ساخت شاتون بوسیله عملیات فورجینگ نیز اشاره دارد. [9]
7- در مقاله ای در سال 2005 به توضیح مواد C70 به کار رفته در ساخت شاتون پرداخته و سپس روند ساخت شاتون به صورت فور جینگ ارائه شده و یک نمونه از حالت تست را برای دو ماده ارائه داده و همچنین این چند ماده را در حالت خستگی با هم مقایسه کرده است. [10]
8- در مقاله ای دیگر از دانشگاه تولدو، به تحلیل خود شاتون در اجزا و طراحی پرداخته و سپس نیروهای وارد بر شاتون در هر چهار مرحله کورس موتور تحلیل شده و همچنین به نوع ساخت شاتون به وسیله آهنگری نیز اشاره ای شده است و بعد به استفاده از مواد مختلف پرداخته از جمله C70 و سپس به بارگذاری و تحلیل آن پرداخته که البته مقایسه ای در چند مش بندی نیز داشته است. [11]
فهرست
فصل اول: مقدمه
مقدمه2
معرفی شاتون3
بیشینه تحقیق:5
فصل دوم: موتور نسبت تراکم متغیر
مقدمه8
1-2- نسبت تراکم متغیر8
2-2- توضیحاتی راجع به تراکم در موتور9
1-2-2- تعریف نسبت تراکم9
1-1-2-2- تقسیم بندی نسبت تراکم:11
2-1-2-2- نسبت تراکم بهینه12
2-2-2- مفهوم نسبت تراکم متغیر12
3-2-2- مزایای انتخاب نسبت تراکم متغیر14
3-2- موارد استفاده از موتورهای نسبت تراکم متغیر15
1-3-2- بهینه سازی بار بر روی موتور15
2-3-2- استفاده از دو گانه سوزها15
3-3-2- کوچک سازی موتور16
4-3-2- گرم کردن موتور بعد از استارت18
5-3-2- پرخورانی19
6-3-2- سامانه HCCI (بار گذاری یا شارژ همگن احتراق تراكمی)20
4-2- معرفی انواع مكانیزم‌های نسبت تراكم متغیر23
1-4-2- تغییر محفظه احتراق24
1-1-4-2- سرسلیندر متحرك24
2-1-4-2- تغییرات حجم اتاق احتراق27
3-1-4-2- تغییر ارتفاع تاج پیستون30
2-4-2- تغییر شكل هندسه شاتون33
1-2-4-2- خارج از مركز كردن یاتاقان‌های متحرك میل لنگ33
2-2-4-2- خارج از مركز كردن گژن پین34
3-2-4-2- تغییر ارتفاع شاتون35
3-4-2- تغییر میل لنگ37
1-3-4-2- می- فلور: (خارج از مركز كردن یاتاقان‌های ثابت)37
2-3-4-2- اف- ای- وی38
5-2- طراحی شاتون41
6-2- انتخاب مواد در طراحی41
7-2- قسمت های مختلف شاتون43
1-7-2- انتهای کوچک شاتون (چشم کوچک شاتون)44
2-7-2-ساق شاتون48
3-7-2- انتهای بزرگ شاتون (چشم بزرگ شاتون)49
4-7-2- پیچ های شاتون51
فصل سوم: تحلیل خستگی
مقدمه53
تاریخچه54
تعریف خستگی55
1-3- ضوابط طراحی خستگی56
1-1-3- طراحی دوره نا محدود56
2-1-3- طراحی دوره محدود57
3-1-3- طراحی مطمئن57
4-1-3- طراحی آسیب پذیر مجاز58
2-3- رژیم های خستگی58
3-3- الگوی های شکست خستگی60
1-3-3- روش تنش- عمر60
2-3-3- روش کرنش- عمر62
3-3-3- روشهای شمارش سیکل64
4-3-3- روش شمارش سیکل عبور از سطح66
5-3-3- روش شمارش قله ها67
6-3-3- روش شمارش محدوده ساده69
7-3-3- اثرات ترتیب بارگذاری70
8-3-3- روش شمارش سیکل جریان باران72
9-3-3- اثرات تنش میانگین78
1-9-3-3- روش گودمن78
2-9-3-3- روش گربر79
3-9-3-3- روش مارو 79
4-3- فاکتورهای موثر بر سرعت رشد ترک خستگی80
1-4-3- محدوده تنش یا کرنش80
2-4-3- تنش متوسط82
3-4-3- کیفیت سطح82
4-4-3- عملیات سطح کاری82
5-4-3- ترتیب و توالی چرخه83
5-3- بارهای خستگی84
6-3- پارامترهای مؤثر بر استحکام خستگی85
1-6-3- کیفیت سطح85
2-6-3- اثر اندازه86
3-6-3- اثر دمای کارکرد88
4-6-3- اثر تمرکز تنش88
5-6-3- اثر جنس مواد89
7-3- تولید دیاگرام S-N90
8-3- خستگی شاتون91
فصل چهارم: تحلیل خستگی شاتون
1-4- بررسی نیروهای اعمالی به شاتون100
1-1-4- بررسی نیروها تنش های کششی100
2-1-4- بررسی نیروها و تنش های فشاری102
3-1-4- بررسی ممان ها و تنش های خمشی شاتون103
4-1-4- بررسی پدیده کمانش در شاتون105
5-1-4- بررسی تنش ناشی از جا زدن بوش107
6-1-4- بررسی نیروهای اعمالی و تعیین ضریب اطمینان پیچ های شاتون108
2-4- نمودار نیروهای وارده بر شاتون:113
3-4- تحلیل تنش به کمک نرم افزار (Ansys)114
4-4- جنس قطعه115
5-4- شرایط مرزی117
6-4- اعمال نیرو118
1-6-4- تحلیل تنش فشاری118
2-6-4- تحلیل تنش کششی121
7-4- تحلیل خستگی123
فصل پنجم: نتیجه گیری و ارائه پیشنهاد
نتیجه گیری و ارائه پیشنهاد130
فهرست مراجع و منابع143
دانلود پایان نامه رشته نقاشی