大功率低速柴油機組合式曲軸性能分析及優(yōu)化.pdf

1、曲軸作為整個發(fā)動機中最重要、最昂貴的零部件之一，起到將直線運動轉(zhuǎn)為圓周轉(zhuǎn)動的作用。曲軸的受損和破壞會導(dǎo)致發(fā)動機其他零件的損壞，使發(fā)動機無法正常工作，其穩(wěn)定性在很大程度上影響了整個發(fā)動機的可靠性。尤其是隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，發(fā)動機的功率密度不斷提升，對曲軸的要求愈加嚴(yán)苛。因此，對曲軸結(jié)構(gòu)強度的分析，在整個發(fā)動機的研發(fā)設(shè)計和后期改進(jìn)過程中都占據(jù)著極其重要的地位。
　　近年來，隨著計算技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究者們的不懈努力，對于發(fā)動機曲軸的研

2、究取得了較大的進(jìn)展，不斷的改進(jìn)已有的算法，使得計算結(jié)果更加精確。
　　隨著計算機技術(shù)水平的發(fā)展，有限元法日漸成熟，在工程領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，特別是在發(fā)動機零部件設(shè)計方面發(fā)揮著越來越重要的作用。作為一種通用的數(shù)值分析方法，有限元法是模擬和解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)的一種有效的輔助手段，是CAE領(lǐng)域的重要組成部分，也是最有效的強度和疲勞分析方法。
　　本文作者以下幾大方面對中基5S60MC柴油機曲軸進(jìn)行了分析研究：
　　1、在參

3、考大量曲軸分析文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，運用連續(xù)梁法對曲軸整體模型進(jìn)行初步的應(yīng)力計算，把計算的結(jié)果作為接下來進(jìn)行的三維有限元分析的力邊界條件，建立相應(yīng)的有限元計算模型。
　　2、在UG中建立曲軸的三維模型、單拐模型，并將建立好的模型文件導(dǎo)入到前處理軟件Hypermesh中，進(jìn)行前處理，其中包括網(wǎng)格劃分、材料定義、邊界條件，最后導(dǎo)入到ANSYS中，建立曲軸的三維有限元模型。
　　3、使用ANSYS對曲軸的三維有限元模型進(jìn)行靜態(tài)求解，分別求

4、得在各缸爆發(fā)工況下曲軸的應(yīng)力云圖以及出現(xiàn)最大應(yīng)力位置。根據(jù)應(yīng)力的計算結(jié)果，按照船級社的標(biāo)準(zhǔn)，校核曲軸的疲勞強度。并根據(jù)以上計算，對曲軸的改進(jìn)設(shè)計提出合理的建議。通過，對曲軸的動態(tài)特性進(jìn)行分析，計算曲軸前8階非零模態(tài)，得到其振型圖和頻率。
　　4、根據(jù)中國船級社標(biāo)準(zhǔn)，對曲柄和主軸頸之間的過盈量進(jìn)行討論，得到合理的過盈量選取范圍，從理論上論證中基5S60機型過盈量選取的合理性。使用ANSYS導(dǎo)入主軸頸和曲柄的過盈裝配模型，設(shè)置合理的接