16V170柴油機(jī)曲軸研制與有限元分析.pdf

1、曲軸是柴油機(jī)上最重要、最昂貴的運(yùn)動(dòng)部件，其尺寸參數(shù)很大程度上影響并決定著內(nèi)燃機(jī)的整體尺寸、質(zhì)量、成本、可靠性和壽命。曲軸也是柴油機(jī)上受力最復(fù)雜的零件之一，工作過(guò)程中，不僅要承受周期性變化的氣體爆發(fā)壓力、活塞連桿組的往復(fù)慣性力、旋轉(zhuǎn)慣性力、附件不規(guī)則阻力矩，還承受著扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)以及彎曲振動(dòng)。因此，曲軸設(shè)計(jì)是淄博柴油機(jī)總公司“16V170柴油機(jī)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目中最重要的設(shè)計(jì)工作。
　　本文采用Pro/E三維設(shè)計(jì)與ANSYS有限元分析相結(jié)合的設(shè)計(jì)

2、方法來(lái)提高16V170柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)的可靠性，主要的研究工作如下：
　　采用Pro/E軟件繪制活塞連桿組件的三維實(shí)體圖，并計(jì)算出它們的質(zhì)量；利用Matlab軟件完成16V170柴油機(jī)的工作過(guò)程估算和動(dòng)力計(jì)算；按照16V170柴油機(jī)的總體布置和曲軸設(shè)計(jì)要求，結(jié)合Pro/E軟件完成曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析。
　　利用動(dòng)力計(jì)算得到的曲軸受力數(shù)值和設(shè)計(jì)的曲軸結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)按照中國(guó)船級(jí)社《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范2009》對(duì)曲軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算

3、。
　　運(yùn)用Pro/E軟件繪制簡(jiǎn)化的曲軸三維實(shí)體模型，并采用ANSYS軟件對(duì)曲軸進(jìn)行靜力學(xué)分析，計(jì)算出曲軸在柴油機(jī)一個(gè)工作周期內(nèi)的應(yīng)力和變形狀況，在靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行靜強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命的計(jì)算。
　　對(duì)曲軸進(jìn)行模態(tài)分析，得到曲軸在自由狀態(tài)和約束狀態(tài)下的固有頻率以及相應(yīng)的振型，查看曲軸動(dòng)態(tài)特性是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
　　用ANSYS分析比較曲軸主軸頸直徑、曲柄銷(xiāo)直徑、主軸頸圓角半徑、曲柄銷(xiāo)圓角半徑以及內(nèi)凹圓角半徑等