过渡圆角尺寸对错拐曲轴强度影响分析.pdf

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1、第41卷第1期2012年2月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．41No．1Feb．2012过渡圆角尺寸对错拐曲轴强度影响分析颜波1张保成1金峰2(1一中北大学机械工程与自动化学院山西太原0300512一装甲兵太原地区军代室)摘要：利用有限元分析方法，研究探讨了错拐曲轴结构过渡圆角尺寸改变时轴颈圆角处应力变化规律，以某90。V6柴油机错拐曲轴为例，分别模拟5种不同结构方案在相同工况下轴颈过渡圆角处应力情况，并对薄弱部位进行疲劳强度分析、校核。其模拟结果表明：

2、增大过渡圆角尺寸在不同程度上降低各轴颈过渡圆角处的应力峰值，并作为提高曲轴疲劳强度的一种有效手段，为错拐曲轴设计及结构优化提供参考。关键词：过渡圆角错拐曲轴有限元结构强度中图分类号：TK423文献标识码：A文章编号：1671—0630(2012)01—0026—04InfluenceAnalysisoftheDimensionofTransitionFilletonStrengthofStaggerCrankshaftYanB01，ZhangBaochen91，JinFen921一CollegeofMechanicalEngine

3、ering&Automation，NorthUniversityofChina(Taiyuan，Shanxi，030051，China)2一TaiyuanMilitaryRepresentativeOfficeofArmoredForceAbstract：ThevariationtrendofstressinstaggercrankshaftfilletswhenchangingthedimensionoftransitionfilletshasbeenstudiedbyFEAmethodinthispaper．Takingthe

4、Staggercrankshaftofcertain90。V6engineasasample，thestressesdistributionoffivedifferentstructuralcrankshaftsisanalyzedandsimulatedunderthesamecondition，thenthefatiguestrengthofweakpartisanalyzedandchecked．Thesimulatedresultsshowthatpeakstressesofdifferentstaggercranksha

5、ftfilletsdecreasedtoacertaindegreeduetoincreasingthedi—mensionoftransitionfillets，whichisaneffectivemethodtoimprovefatiguestrength．Theresultprovidesavaluablereferenceforstaggercrankshaftdesignandstructureoptimization．Keywords：Transitionfillet，Staggercrankshaft，FEA，Str

6、ucturalstrength引言采用错拐曲轴的V型发动机可在不改变其他结构的条件下，调整发火间隔角，实现各缸问均匀发火，从根本上改善发动机的动力输出和内部激励力特性，有效降低发动机的振动和噪声。然而，错拐曲轴结构由于其同拐曲柄销的重叠度被极度削弱(通常不超过50％)，降低了曲轴整体结构的刚度，改变了曲轴结构的应力分布规律，并使应力峰值显著上升。尤其在主轴颈至曲柄臂过渡圆角处和曲柄销至曲柄臂过渡圆角处产生了严重的应力集中，曲轴的强度是否可靠，将成为曲轴设计乃至整机设计成败的关键问题¨J。实践和理论表明，从结构上讲，过渡圆角尺寸对曲

7、轴的强度影响最为显著。本文利用有限元技术，以某90。V6柴油机为例，分别建立不同过渡圆角尺寸的有限元模型，对其在两种工况下的应力情况进行数值模拟，分析错拐曲轴结构过渡圆角尺寸改变对圆角处应力峰值的影响，并对其疲劳强度进行校核，为该类曲轴的设计、优化提供参考和借鉴。作者简介：颜波(1987一)，男，硕士研究生，主要研究方向为发动机结构动态设计与优化。第1期颜波等：过渡圆角尺寸对错拐曲轴强度影响分析271曲轴模型某900v6柴油机错拐曲轴结构如图l所示。该曲轴的每个曲拐都是将并列连杆曲柄销从对称中心平面处断开，以曲轴中心线为回转中心，

8、右缸曲柄销相对于左缸曲柄销绕曲轴中心线逆曲轴旋转方向转过300，两半曲柄销间用一薄隔离盘相连接。域的计算精度Ⅲ(图3所示)。(该有限元模型在相同的发动机工况下进行了实验测试，实验采用德国SCHENCK公司生产的POZl033电液伺服试验系统进行加载