低速柴油机曲轴结构强度计算研究.pdf

《低速柴油机曲轴结构强度计算研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第6期2016年12月内燃机InternalCombustionEnginesNo．6Dee．2016低速柴油机曲轴结构强度计算研究孙文福1，王贵新2。陈棉博2(1．三亚学院理工学院。海南三亚572022；2．哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：采用有限元方法对曲轴进行静态应力分析和瞬态应力分析，静态分析得到了柴油机各缸发火时刻的位移变形云图和应力分布云图，分析得出第六缸发火时变形量最大且最大应力出现在第四缸主轴颈与曲臂过渡圆角处。瞬态分析一个工作循环内曲轴的应力变化情况，得

2、出应力最大值出现在最大爆发压力时的主轴颈过渡圆角处。关键词：柴油机；曲轴；结构强度；静态应力；瞬态应力中图分类号：TK422文献标识码：B文章编号：1000—6494(2016)06—0038—04StudyonCrankshaftStructureStrengthoftheLowSpeedDieselEngineSUNWenful，WANGGuixin2，CHENYib02(1．SanyaUniversity，Sanya572022；2．HarbinEngineeringUniversity，Harbi

3、n150001)Abstract：Staticstressanalysisandtransientstressanalysiswerec删odoutontheerankshaftwithfiniteelementmethod．Staticanalysisobtaineddisplacementdeformationnephogramandstressdistributionnephogramofeachcylindercombustiontime，theresultsshowedthatthesixthc

4、ylinderignitionwithmaximumdeformationandmaximumstressappearedinthefourthcylindermainjournalandthecrankal'nltransitionfillet．Transientanalysisthecrankshaftstressinaworkingcycle，itisconcludedthatthemaximumstressappearedonthemainjournaltransitionfilletundert

5、hemaximumexplosionpressure．Keywords：dieselengine；crankshaft；structurestrength；staticstress；transientstress传统的曲轴设计方法很难准确地描述其实际运行状态，有限元方法却可以较精确地计算出应力和变形情况，进而进行曲轴的疲劳强度校核计算”·21。采用有限元法对整体曲轴模型进行静载荷强度分析时，只能获得特定工况、特定时刻的应力分布情况，若想全面了解曲轴的实际工作情况，就必须对曲轴进行动载荷强度分析，因此我们采

6、用完全法对曲轴进行有限元瞬态动力学分析。1三维实体模型柴油机曲轴是形状不规则的长轴类零件，具有轴线不连续，长径比大，结构复杂等特点。因此，要想全面了解不同发火情况下各曲拐单元的应基金项目：2015年三亚市院地科技合作项目(2015YD55)；2014年三亚学院校级科研项目(XYYBl4—07)作者简介：孙文福(1979一)，男，河南永城人，副教授，主要研究方向为动力机械性能分析及结构优化设计。收稿日期：2016—06—30力分布情况，就应将整体曲轴作为研究对象。该曲轴的主要结构参数见表1。表1曲轴结构主要

7、参数项目主轴颈长度／mm主轴颈外径／mm主轴颈过渡圆角／(。)曲臂厚度／mm曲柄销长度／mm曲柄销外径／mm曲柄销过渡圆角半径／mm对于低速柴油机曲轴，其结构十分复杂，为了减少计算求解时间，在保证曲轴动力学特性的基础上对其特征采取如下简化原则：忽略加工时的退刀槽、螺栓孔、小圆角(倒角)，保留主轴颈与曲臂及曲柄销与曲臂的过渡圆角。基于此原则在Pro／E中绘制的曲轴三维简化模型见图1。2静应力分析麴m姗4Ⅲm{嘉坫第6期孙文福，等：低速柴油机曲轴结构强度计算研究·39·图l柴油机整体曲轴简化模型2．1材料属性

8、设置导人实体后，定义材料属性。该曲轴的材料为42CrMo，密度为7．85×103kg／m3，弹性模量为2．1×105MPa。材料属性定义为线性不随温度变化。2．2网格划分通过综合考虑计算精度与计算时间，最终采用十节点四面体SOLII)187单元。所研究的整体曲轴虽然在建模期间进行了适当简化，但其结构仍然十分复杂，故选用自由分网中SmartSize的高级控制来划分网格，这样既可以保证计算精度，使网格质量较高、划分顺利，又可以减小