大功率长冲程柴油机曲轴强度计算研究

摘要

曲轴是发动机中最主要的零件之一，具有造价高、结构复杂、加工制造困难、受力状态复杂和承受的载荷大等特点，它的性能优劣直接影响到发动机的可靠性与寿命。在曲轴沿轴线方向上形状复杂的前提下，往复运动质量惯性力和力矩的作用使曲轴内部所受的应力分布很不均匀，尤其在过渡圆角附近存在着严重的应力集中现象；另外曲轴的轴承润滑对保证曲轴的工作可靠性及输出功率也有着重要的影响。
　　 本文使用有限元法和曲轴单拐应力试验相结合、有限元法和多体动力学分析相结合的方法对某型大功率长冲程柴油机曲轴轴系进行力学分析。其主要研究内容为：首先，使用ANSYS有限元软件对曲轴进行瞬态动力学分析，得出了曲轴工作时各部分的应力、应变，并校核了曲轴的疲劳强度；其次，对曲轴单拐进行静力压缩试验，通过得到的曲轴危险点在各压力的作用下的应变情况，计算出各测点的应力值，并与ANSYS的计算值相对比，得出两种方法所得的曲轴圆角受力趋势相符合的结果；最后，运用多体动力学软件Excite对曲轴的一个工作周期进行的仿真，得出曲轴整体扭振情况良好、各曲柄臂受力均匀、各主轴承最小油膜厚度和最大油膜压力也在允许值范围内的结论。
　　 本文分析了曲轴的性能，并对曲轴单拐进行了应力-应变测试试验，对今后的柴油机曲轴的计算、优化设计提供了一定的参考数据。