论文全文 - 中国内燃机学会2019年联合学术年会 未指定分类
曲轴作为柴油机的主要部件之一,是把气缸所做的功以旋转运动的形式输送出去的主要传力部件。在柴油机做功的过程中,曲轴受到连杆力、旋转惯性力等载荷的作用,会发生弯曲、扭转、振动等情况,工作条件相当苛刻。柴油机的使用寿命以及可靠性在很大程度上取决于曲轴的安全使用寿命以及可靠性,在柴油机设计中曲轴的设计尤为重要。
本文根据柴油机给定的缸径、行程等数据,查阅资料得知柴油机曲轴各个零件与缸径的比值,根据经验选择合适的比值计算,确定零件的尺寸并利用三维建模软件ProE对曲轴进行模型建立;设计低速柴油机曲轴,所以选用比较便宜的材料45钢;曲轴的油孔直径均小于6mm,在有限元分析时不考虑油孔尺寸,将曲轴模型的油孔删去并导入有限元分析软件ANSYSworkbench中,设置材料属性,采用四面体网格对模型整体进行网格划分,对曲轴的主轴颈与曲柄臂、曲柄臂与连杆轴颈连接圆角处等应力最集中的部位进行精密网格划分;对曲轴的两个端面施加固定约束以及轴向约束,限制曲轴径向以及轴向的位移,对连杆轴颈相邻的两个主轴颈曲面施加圆柱形支撑约束,限制曲轴的旋转;根据气缸的爆发压力以及活塞连杆组的质量对曲轴受拉以及受压情况的极限受力进行计算并施加载荷;通过有限元静态应力分析,得到曲轴在受拉、受压两种工况下的应力分布以及应变云图,表明所设计的曲轴刚度低于疲劳强度,满足曲轴的工作要求。
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