四缸内燃机曲轴-飞轮组结构模态分析

应用Pro/Engineer软件建立了某四缸内燃机的曲轴-飞轮组的三维实体模型,在此基础上应用ANSYS软件对其进行了有限元结构模态分析.研究结果表明:曲轴-飞轮组的结构振动模态在低频段为整体、同步的简单弯曲、扭转振动模态,在高频段为各部分不同步的弯曲、扭转或弯扭组合振动以及复杂的局部振动;以弯曲、扭转及弯扭组合为主要特征的曲轴一飞轮组各阶振动模态极易被作用在曲柄销上的连杆冲击力所激发,因此.在对内燃机曲轴一飞轮组进行设计时.需要在模态分析基础上对其动力学特性进行优化.以保证内燃机获得良好的动力学性能.     

考虑间隙影响的涡旋压缩机转子系统动态特性研究

针对运动副间隙对涡旋压缩机传动系统运行特性的影响问题,基于非线性弹簧阻尼模型和库仑摩擦力模型建立其运动副间隙接触碰撞模型,运用多体动力学理论分析不同间隙条件下曲柄销受力及驱动轴承角加速度等的变化规律,使用有限元方法进一步分析转子系统在不同角加速度激励下的瞬态动力响应。结果表明:间隙对转子系统的位移、角速度、角加速度的影响程度依次增加,并随着间隙的增大呈现高幅值低频率的现象;曲轴所受应力随间隙的增加而增大,曲柄销与驱动轴承的接触刚度随着间隙的增大而减小,使曲轴临界转速降低,增加了转子发生共振的危险。     

内燃机曲轴结构强度问题对结构设计的影响

内燃机是一种往复式动力机械,内燃机曲轴是一种常见的把柴油燃烧产生的热能转换成机械能的传动部件。内燃机曲轴的横断面沿着轴线方向急剧变化,因而应力分布极不均匀,很难准确计算出应力,给出强度判据。尤其在曲柄臂和轴颈的过渡圆角部分、油孔附近会产生严重的应力集中。在循环应力作用下,在应力集中区便可能产生疲劳破坏。实践证明,弯曲和扭转疲劳断裂是内燃机曲轴的主要破坏形式。     

大型船用曲轴的锻造

一、概述 曲轴类锻件是最复杂的锻件之一。这不仅因为曲轴形状复杂,结构形式繁多,其曲柄销数,以及各曲柄销的位置、形状、尺寸不一,而且对其产品质量的要求也比较严格。船用曲轴是船用柴油机的关键零部件之一,工作中承受周期性变化的弯曲和扭转力矩,同时承受惯性力、振动附加应力,     

柔性间隙影响下涡旋压缩机主轴系统动力学特性研究

考虑到涡旋压缩机主轴系统的高速回转特性,将自由运动和接触变形两状态非连续接触模型应用于间隙运动副动力学建模。以某卧式涡旋压缩机为依据,在不同运动副间隙下构建基于ADAMS/View的主轴系统刚柔耦合模型。通过柔性接触条件下的动力学仿真计算,深入分析了主轴系统核心部件(如动涡盘、曲轴、十字滑环及轴承)的运行状态及承载情况。结果显示：在理想间隙(间隙为0)下,柔性曲轴质心轨迹为一带有波动的非标准圆,而在非理想状态下,曲柄销与滚针轴承存在多处接触碰撞;当轴承内部存在间隙时,Z方向上的支反力更为连续和集中,且其波动幅度随着间隙增大而减小;间隙为0.01 mm时对于动涡盘加速度影响较大,不利于容积腔形成和气体压缩,而选择0.03 mm或0.05 mm间隙值时,可避免轴承系统发生应力集中和疲劳破坏,同时有助于轴承系统维护和十字滑环防自转。     

基于EQ4H型内燃机含裂纹曲轴的应力强度因子计算

内燃机曲轴上裂纹尖端的应力强度因子是计算裂纹扩展和疲劳剩余寿命的基础。首先利用Adams软件对曲轴—连杆系统进行刚柔耦合的动力学分析,得出第4曲柄销上承受的载荷最大,因此在其他边界条件相同时,第4曲柄销与轴肩的过渡圆角处最容易出现与轴肩呈45°夹角的椭圆形裂纹。然后将动力学分析得出的载荷作为曲柄销上的主要载荷进行裂纹尖端强度因子的计算,得到在不同长短轴比例(a/c)下强度因子随裂纹深度的变化趋势。在考虑到裂纹深度和裂纹长短轴比共同影响下,拟合得到EQ4H型内燃机曲轴几何形状因子的表达式,为此型号内燃机进行断裂力学的后续工作奠定了基础。     

RV减速器曲柄轴承的工况分析及改善方法

通过对RV减速器曲柄轴承的转速、受力和偏斜角进行分析,找到了改善曲柄轴承工况的方法。速度方面,减小第二级的减速比可以降低曲柄轴承的转速;受力方面,增加曲柄轴数可以有效降低曲柄轴承的受力,良好的摆线轮压力角使轴承受力相对平稳,增大曲柄轴分布圆半径能减小轴承每个时刻的受力;偏斜角方面,增大支撑轴承刚度和减小加工误差是减小偏转角的主要方法,改善受力和合理调整结构也有一定帮助。这些分析对现有产品的改进和新产品的自主研发提供思路。     

重卡六缸内燃机曲轴不同位置角静力学分析与结构优化

为研究内燃机曲轴在实际工况下不同位置角的应力应变分布特征,利用Creo软件建立材质为QT700-2的重卡直列六缸内燃机左式曲轴三维模型,根据内燃机实际受载情况对曲轴施加约束和载荷并进行静力学仿真。结果表明：曲轴上最大应力发生在曲轴轴颈与曲柄臂的过渡圆角处,连杆轴颈中心出现最大形变,工作过程中第4缸对应曲轴轴段部分的应力变化最大。据此对曲轴结构进行优化,将过渡圆角半径增加40%后,最大应力值减小了约10%;结合企业曲轴故障返修情况,发现优化之后减少了曲轴早期故障率,提高了内燃机曲轴的可靠性。     

曲轴油孔口倒角加工工艺讨论

曲轴是内燃机的关键零部件,其成本约占内燃机的1／10。工作状态下,曲轴承受着缸内气体作用力、住复惯性力以及旋转惯性力引起的呈周期性变化的弯曲和扭转负荷,同时还可能承受扭转振动所引起的附加扭转心力。另外,随着社会发展对内燃机要求的捉高,内燃饥的比功率在不断增大,从而曲轴的转速也越来越高,     

基于ANSYS的曲轴应力及变形敏感度分析

建立了494柴油机曲轴有限元模型,采用试验的方法验证了模型的准确性。选择轴颈直径、过渡圆角半径、油孔直径等参数,模拟了最大爆发压力为15MPa时,曲轴过渡圆角应力和曲柄臂变形的变化规律,分析了曲轴结构参数与应力、变形敏感度系数的关系。结果表明,过渡圆角应力随轴颈直径、过渡圆角半径、重叠度的增加而减小,随油孔直径的增加而增加;曲柄臂变形随轴颈直径、曲柄销过渡圆角半径、重叠度的增加而减小,随主轴颈过渡圆角半径、油孔直径的增加而增加。曲柄销直径对过渡圆角应力最敏感,应力敏感度系数为-0.46;主轴颈直径对曲柄臂变形敏感度系数为-0.497,对变形最敏感。     

冷镦机曲轴的结构动力学分析

通过有限元分析软件ABAQUS对冷镦机曲轴进行了模态分析,提取了前30阶的固有频率和振型。然后通过曲柄转角的研究,对曲轴做了详细的受力分析。并根据频率提取结果,结合模态叠加动力学分析理论,对冷镦机曲轴在冲击载荷作用下进行了瞬态动力学分析,得到了该曲轴在瞬态冲击下的变形以及应力云图,为进一步提高曲轴疲劳可靠性特别是冲击载荷作用下的疲劳及优化设计提供了参考。     

多缸内燃机曲轴轴承三维轴心轨迹的试验研究

以某四行程四缸内燃机为对象,在内燃机试验台架上进行多工况下的内燃机曲轴主轴承三维(即同时包括轴颈在轴承截面中的平面运动和轴线方向运动)轴心轨迹实际测量。轴颈在曲轴轴承中的位置采用电涡流传感器测量并通过后处理计算获得。结果表明,内燃机工作中,曲轴轴承轴颈存在沿轴线方向的运动;实际内燃机曲轴轴承的轴心轨迹为三维空间曲线;一个内燃机工作循环的曲轴轴承轴心轨迹曲线是不封闭曲线;曲轴轴承轴颈沿轴线方向存在较大的移动量,其数值大于轴承径向间隙;随内燃机转速和负荷增加,轴颈的轴向移动量增大;内燃机转速较低时,轴承轴颈的轴向运动在一个内燃机工作循环中的变化规律具有一定的周期性,变化周期数等于内燃机的气缸个数,而高转速情况下没有明显的变化规律性。     

调整内燃机气门间隙的快速推算方法

现以6135型内燃机为例,介绍一种内燃机气门间隙快速调整的推算方法.一、配气相位内燃机各缸进气门和排气门的开启、关闭终了时刻,通常都用相对于活塞上、下止点时曲拐位置的曲轴转角表示,这个转角称之为配气相位.不同类型的内燃机,其配气相位也不相同.设进气门开启提前角为α,关闭延迟角为γ;排气门开启提前角为θ,关闭延迟角为β.则各种类型内燃机的配气相位都可以用图1表示.     

利用曲轴臂距差判断柴油机轴承磨损状况

当柴油机曲轴曲拐的两个主轴承低于相邻轴承时,曲拐的两段主轴颈弯曲成塌腰形。若此时曲柄销转至上止点（见图1a）,曲拐的两臂向外张开,会使两臂的距离（L上）增大;若曲柄销转至下止点（见图1b）,两臂则向内收拢,两臂之间的距离（L下）减小。当曲拐的两个主轴承高于相邻轴承时,曲拐的两段主轴颈弯曲成拱腰形。若     

用ANSYS进行曲轴弯曲疲劳试验与数值计算

正曲轴是内燃机最重要的零件之一,其主要功能是传递与输出动力,承受缸内的气体压力、往复和旋转质量惯性力、扭转力等的作用,对柴油机的可靠性及性能具有重要意义。曲轴断裂事故的实际分析证明,曲轴的失效形式主要是弯曲疲劳破坏,而弯曲疲劳的裂纹集中在曲轴曲柄至连杆轴颈的过渡圆角处,因此,分析曲轴弯曲失效对曲轴使用寿命很关键,本文利用ANSYS及FE-SAFE软件,对曲轴进行应力及疲劳模拟分析,进而通过曲轴弯曲疲劳试验台进行验证,为改善曲轴的疲劳性能提供了有     

大功率密度柴油机主轴承混合润滑分析

针对某型柴油机功率提升后主轴承润滑性能出现恶化的现象,计及表面形貌和弹性变形等因素影响,建立12V150柴油机主轴承润滑分析模型。运用弹性流体润滑、轴承动力学及Greenwood-Tripp微凸峰接触理论,分析功率提升后的主轴承润滑性能,提出需要改进的参数。分析表明:主轴承润滑性能变差的原因主要是功率提升后,曲轴和主轴承承受载荷加剧,油膜压力增加,引起轴颈弯曲或倾斜,导致主轴最小油膜度减小。研究曲轴平衡率、轴承宽度和润滑油黏度等参数对主轴承润滑性能的影响,提出了将曲轴平衡率由70%增大至90%,轴承宽度由46 mm增大至48 mm,并合理增加润滑油黏度的改进方案。结果表明:曲轴平衡率能有效地减小主轴颈倾斜角度,而轴承宽度和润滑油黏度对轴颈倾斜几乎没有影响;改进后主轴承最小油膜厚度提升了16.08%,峰值粗糙接触压力减小了37.11%,平均摩擦损失总功减小了13.08%。     

柴油机曲轴润滑与弯曲振动耦合影响研究

为研究柴油机强化过程中曲轴的弯曲振动和润滑性能的耦合关系,基于曲轴动力学和润滑理论,考虑曲轴和轴承座的弹性变形,建立某型12缸柴油机曲轴计算模型,分析主轴颈弯曲振动和最小油膜厚度间的耦合关系,并研究轴承宽度、半径间隙和润滑油黏度对两者的影响。结果表明:最小油膜厚度与弯曲振动变化趋势相反,两者存在耦合关系,同时油膜能够对振动起到一定的缓冲作用;在研究范围内,最小油膜厚度随主轴承宽度和润滑油黏度的增加而增加,弯曲振动随之减小;半径间隙对润滑和振动的影响较大,适当增大间隙值,最小油膜厚度增加,过大的间隙值加大轴颈的振动冲击,降低最小油膜厚度。该结果对柴油机强化设计过程中曲轴的润滑与振动预测和控制提供了参考。     

轴承结构参数对曲轴主轴承润滑性能的影响

针对曲轴主轴承润滑性能的影响因素研究,建立考虑轴颈直径、轴承宽径比和轴承间隙3种轴承结构参数的曲轴主轴承热弹性流体动力润滑模型,分析不同轴承结构参数下的主轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、最高轴承温度和最大摩擦功率损失。计算结果表明：轴承结构参数对主轴承润滑性能有很大影响;当轴颈直径和轴承宽径比变大时,主轴承最大油膜压力会出现减小的情况,最小油膜厚度变大、最高轴承温度升高和摩擦功率损失增加;内燃机主轴承的轴承间隙会随着轴颈直径和轴承宽径比的不同而有不同影响,且轴承间隙对主轴承最高温度和最大摩擦功率损失的影响较为显著。     

基于虚拟样机的汽车空调压缩机曲轴力学分析

按虚拟样机思想，利用动力学分析技术和有限元分析技术相结合的方法，快速精确地对汽车空调压缩机在三种不同转速下，曲轴曲柄销受力、应力分布情况和疲劳强度进行分析比较。为改进压缩机的曲轴设计提供了参考依据。     

涡旋压缩机主要零部件应力和变形随曲柄转角变化的规律分析

为了研究曲轴在不同旋转角度时各零件的应力分布和变形情况,利用三维建模软件分别建立不同转角位置时动涡旋盘、十字滑环、曲柄销、支架的三维模型并进行组装,基于有限元法分别对不同转角位置下不同零件的变形和应力分布情况进行分析。结果表明:在不同旋转角度时各零件的最大变形和最大应力的大小和位置不同;由于间隙的存在,使得动涡旋盘的最大变形位置为端板的边缘;十字滑环上键的应力和变形与十字滑环中心和曲柄销中心的位置相关;支架的应力和变形与十字滑环上键的受力情况相关。