论文部分内容阅读
曲轴是发动机内最重要的运动部件之一,其结构参数和性能参数对柴油机整体的重量、可靠性以及寿命都有决定性的影响。在实际工作过程中曲轴受力极其复杂,其内部会产生拉、压、弯、扭的交变应力,致使曲轴过早的出现弯曲疲劳破坏,在主轴颈和连杆轴颈的过渡圆角处应力集中现象比较严重,在这些地方会过早的产生疲劳裂纹,从而导致曲轴断裂。因此,为了掌握曲轴在工作过程中的应力的分布规律,对曲轴进行瞬态动力学研究和疲劳寿命研究,是很必要的。在今后对曲轴的改进、优化也具有十分重要的意义。针对曲轴会过早的出现弯曲疲劳破坏这一问题,进行了以下几个方面的研究:(1)利用三维造型软件Pro/E建立了曲轴实体模型,并用前处理软件对其进行前处理并离散成有限元模型;(2)分析曲轴所承受的载荷,依据有限元动力学理论基础,结合曲轴结构特点和实际的工作状态,对其进行了动态响应分析,并对动态响应中遇到的模型网格大小的确定、约束方式的确定、接触关系的选择、加载方式的选择以及载荷步选取的方法等进行了对比研究。然后重点研究了应力集中部位的应力状态和特征,并分析应力集中部位的应力-时间历程曲线,以便于了解曲轴动态响应特性,并为疲劳分析提供了载荷数据。(3)在研究曲轴疲劳寿命预测方法的基础上对其寿命进行了预测。具体研究了零件S-N曲线获取及表面加工系数、尺寸系数以及强化系数的修正;疲劳损伤累积方法;损伤参量的选取;(4)在以上研究的基础上对曲轴的危险部位明确后,对其进行了基于Spearman秩相关系数的敏感度研究,通过研究得出了对危险部位的应力影响最大的是过渡圆角半径。