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。     

基于多体动力学的曲轴疲劳强度分析

以某六缸柴油机曲轴为研究对象,运用多体动力学和有限元相结合的方法对其进行疲劳强度计算。首先建立曲柄连杆机构多刚体动力学模型,进行动态仿真分析,获得曲轴有限元分析的载荷边界条件,然后建立能模拟曲轴与轴承间接触状态的有限元模型,对曲轴危险工况进行接触有限元分析,最后校核了曲轴的疲劳强度。计算结果表明,分析方法合理,所研究曲轴的疲劳强度满足设计和运行工况要求,同时,该计算方法能够较真实地模拟曲轴的实际工作状况,可为曲轴的强度计算提供一定的参考依据。     

柴油机曲轴三维有限元可靠性分析

运用有限元软件分析了柴油机曲轴在交变弯曲载荷下的应力分布和疲劳强度。以最大爆发压力工况和最大拉力工况作为计算工况,计算了曲轴的应力分布;对最大爆发压力工况和最大拉力工况下的应力进行等效转化疲劳应力计算;最后采用安全系数判断了曲轴的疲劳强度。     

大型柴油机曲轴全周期力学分析与疲劳断裂部位预测

建立了某V型12缸柴油机曲轴的有限元模型,通过对其在12种工况下应力和变形的有限元分析并比较,确定了其应力、变形的大小和分布以及危险位置,为预测曲轴疲劳断裂位置及曲轴再制造中的去应力和矫形提供了有力依据.同时也说明了有限元方法用于曲轴分析的可行性.     

V8发动机曲轴有限元分析

对某V8发动机曲轴进行运动学分析与动力学分析,利用Pro/Engineer软件建立三维模型,然后根据有限元理论,应用ANSYS软件分析了曲轴的静态力学性能。分析第一左缸与第三右缸爆发时的应力云图和变形图,从结果可以看出,曲轴的应力集中在轴颈与曲柄臂连接处、油孔处以及连杆轴颈中央截面处。进行模态分析,曲柄臂和主轴颈、曲柄臂和连杆颈相连处是曲轴振动中危险的区域,由振型图可以发现它们是曲轴振动中变形最大的区域。     

基于ANSYS Workbench车用柴油发动机曲轴强度有限元分析

曲轴是发动机主要的零部件之一,对发动机的整体可靠性及寿命都有很大的影响。利用SolidWorks软件建立某六缸车用柴油发动机曲轴3D实体模型,并基于ANSYS Workbench软件对曲轴进行有限元分析。对整体曲轴进行模态响应分析,得到其固有频率和固有振型。在低频状态下,曲轴主要发生弯曲变形;在高频状态下,曲轴主要发生伸缩扭转变形。随着频率增大,曲轴连杆轴颈与曲柄臂的连接处和主轴径与曲柄臂过渡圆角连接处的伸缩扭转变形越大,为曲轴的危险区域。以模态分析结果作为参考,重点分析了每个气缸在最大拉压工况下的应力分布,并校核了其疲劳安全系数。最终结果表明,此曲轴强度满足设计要求。     

三缸内燃泵曲轴负荷多学科仿真研究

曲轴是三缸内燃泵的重要运动和功能零件.通过热力学、系统动力学、流体力学分析得到连杆对曲轴的作用力.建立了能真实反映曲轴实际工作状况的全接触有限元分析模型,考虑连杆荷载、重力、角速度、摩擦力,对各缸作功或吸气冲程中曲轴的接触应力、摩擦应力和Yon Mises应力进行了计算,第2缸曲柄销应力小于第1缸,第1缸小于第3缸.各种情况下摩擦应力为接触应力的3％左右,最大Von Mises应力发生在主轴颈的过渡圆角处.曲轴疲劳安全系数约为2.85,满足要求.     

某三缸发动机连杆有限元分析

应用有限元分析软件abaqus对某三缸汽油机的连杆进行了静强度分析,通过有限元分析,可以得到连杆在最大爆发压力工况(压应力)和最大惯性力工况(拉应力)下的应力分布情况。从分析结果可知,在最大爆发压力工况(压应力)下,应力主要集中在连杆小头与连杆杆身的过渡圆角处,最大应力值为659 MPa;最大惯性力工况(拉应力)下,最大应力为489 MPa,最大应力出现在螺栓孔位置。在两种工况下,连杆最大应力均低于材料的屈服强度745 MPa,满足强度要求。应用fe-safe疲劳分析软件对连杆进行疲劳强度分析,得到了连杆的疲劳安全系数的云图分布情况,该三缸汽油机连杆疲劳安全系数均大于1,满足疲劳强度要求。     

基于ANSYS的六缸柴油机曲轴的模态分析

通过对一种六缸柴油机曲轴进行模态分析,求出了曲轴在磨削工况下的前9阶模态的固有频率和振型.首先对曲轴进行简化,利用UG建立三维模型;然后导入ANSYS中进行有限元网格划分;最后对曲轴进行模态分析,得出曲轴的固有频率和振型,为进行曲轴在磨削工况下的动态响应分析打下了基础.     

高压往复泵曲轴疲劳强度分析及设计改进

对某型号三缸单作用往复泵各机构进行运动和受力分析,得到曲轴载荷变化规律;选取两种最危险工况对曲轴进行有限元分析,得到曲轴的应力分布情况,并对曲轴进行疲劳强度校核;结果表明该曲轴疲劳强度安全系数未满足要求,从理论上验证了曲轴发生断裂的实际情况;基于有限元分析,提出两种改进设计方案,并验证其满足疲劳强度要求。     

不同平衡率对曲轴动力学特性与疲劳强度的影响研究

以非道路高压共轨四缸柴油机为研究对象,通过曲轴模态试验模态仿真,验证了曲轴有限元模型的准确性;基于柔性多体动力学与弹性流体动力润滑理论,建立了轴系多体动力学仿真模型,研究了曲轴不同平衡率与不同平衡块数对额定转速工况下主轴承载荷与润滑特性、曲轴应力与疲劳强度的影响.研究结果表明:随着平衡率增加,曲轴质量增加,内弯矩减小,平均轴承力减小;随着平衡率增加,MB3最大轴承力增加,其余主轴承最大轴承力基本不变;相同平衡率下,8块平衡重比4块平衡重方案曲轴内弯矩小.从轻量化角度出发,直列四缸机曲轴可采用4块平衡重50％平衡率方案,但在设计过程中需考虑第4主轴承的优化.     

基于拓扑优化的六缸发动机缸体轻量化研究

对六缸发动机缸体进行了有限元分析,以体积比与第三缸最大爆发压力工况所受最大应力作为优化的约束函数,以柔度最小为目标,对缸体进行拓扑优化,使重量减轻了10%。优化结果为缸体结构设计、减轻发动机重量提供了良好的参考依据。     

基于摩擦学和结构动力学的内燃机曲轴结构可靠性研究

为研究内燃机曲轴的应力大小对曲轴的可靠性设计的影响,以某直列6缸内燃机曲轴-轴承耦合系统为研究对象,采用有限元技术建立曲轴和轴承有限元模型,基于结构动力学、摩擦学、模态缩减理论构建曲轴-轴承系统动力学模型,综合考虑曲轴、轴承工作过程中的结构弹性变形,建立内燃机曲轴-轴承弹性流体动力润滑分析模型,对比分析不同负荷特征、轴承间隙下曲轴的应力、扭转角。研究结果表明:随着负荷的减小,扭转峰值减小,但扭转峰值出现时刻滞后;曲轴的第2、3、4曲柄销位置的各个转角扭转对应力贡献度大于弯曲的贡献度,第6曲柄销在爆发压力时刻弯曲引起的最大应力大于扭转引起的应力,但扭转引起的应力波动次数大于弯曲引起的应力波动;当轴承间隙减小时,对应某些转角下扭转角增加,扭转引起的应力增加。     

气量调节工况下6M51往复压缩机曲轴有限元分析

针对大型压缩机的传动机构在引入气量调节装置后故障率上升的问题,对6M51型往复压缩机曲轴进行了动力学分析及有限元分析。首先,通过构建力学模型,在变工况条件下,分析了该往复压缩机组传动机构的受力情况;然后,在曲轴变工况运行过程中,结合有限元分析法对各级连杆轴颈的变形和强度特性进行了分析;最后,对往复压缩机曲轴的静强度及疲劳强度进行了校核。研究结果表明:该压缩机曲轴的强度安全可靠,可在变工况条件下安全稳定运行,但气量调节工况下的往复压缩机在20%～40%负荷下运行时变形及应力明显增大,疲劳系数减小幅度较大,将加速曲轴的恶化,易发生断裂导致压缩机整机故障,因此需尽量避免使该机组在20%～40%负荷以下长期运行;该研究结果可为同类压缩机曲轴的设计和变负荷工况运行提供参考。     

烘筒S型封头的有限元分析和试验测试

运用ANSYS建立有限元模型,对烘筒S型封头进行不同载荷作用下有限元分析,得出各载荷作用下的应力分布,以及最大应力发生部位,并与试验数据进行比较,分析误差,验证了有限元求解的正确性,为S型封头的实际应用提供可靠的依据。     

钻井用五缸泵曲轴有限元分析

曲轴作为泥浆泵关键零件,其质量的好坏直接关系到产品的优劣。论文以石油钻井五缸泵为对象进行了三维建模,在变工况的运行条件下研究了曲轴的应力,数值分析了曲轴疲劳强度,指出其运行的危险边界工况。其研究结果可为其他钻井泵曲轴的设计提供参考。     

悬索桥桥梁检查车力学性能分析

针对某高速公路上使用的桥梁检查车的设计和生产的实际需要,利用有限元分析软件,对设计完成的桥梁检查车的主体结构进行了力学性能分析。分别采用梁单元和三维实体单元建立了工作吊栏的有限元分析模型。按照检查车在实际使用时载荷的变化情况,归纳出了6种典型工况,计算了在6种工况下主体结构的静态应力和应变,获得了不同工况下的应力与位移的分布情况,及最大位移、最大应力出现的区域及分布规律。对主体结构在不同工况下进行了模态分析,获得了在不同工况下的前六阶固有频率。分析结果表明,检查车的强度和刚度完全符合设计要求,具有足够的安全系数;模态分析结果表明检查车不存在工作过程中的共振现象;分析结果可为桥梁检查车的结构设计与实际生产提供理论依据与技术支持。     

某曲轴结构参数疲劳特性影响研究

针对给定的某款六缸柴油机曲轴,采用有限元法对其在弯矩载荷作用下的应力状态进行分析,在此基础上结合正交试验设计,分析一些主要的结构参数对曲轴弯曲疲劳强度的影响。研究结果表明,曲轴的主要结构参数中,过度圆角的半径值对曲轴的结构疲劳特性影响最大,其次为曲柄的厚度,最后则是重叠度。通过该研究,为曲轴的结构抗疲劳设计提供一定的理论依据与指导。     

柴油机曲轴危险工况的确定及其静强度分析

利用MSC．Patran＆Nastran对柴油机曲轴整体进行三维实体建模、网格划分和静强度有限元分析。采用弹簧单元模拟主轴承支承，使计算模型更接近实际情况。在确定曲轴危险工况时考虑了弯扭的联合作用，以有限元结果为依据，提出了一种更准确地确定曲轴危险工况的方法，证明了曲轴最危险工况并非发生在再进气的上止点或曲柄销受气体力最大时。最后采用了等效应力法对曲轴进行了疲劳强度安全系数校核。     

汽轮机中低压缸连通管变形分析与优化设计

汽轮机中低压缸连通管在运行时会产生很大的应力直接传递到汽缸上,引起汽缸变形,造成低压缸漏汽。针对这一问题,利用有限元技术对现有连通管的应力分布及变形情况进行了模拟分析,模拟的结果与电厂低压缸连通管测量的变形实验数据有较好的一致性,验证了有限元分析结果的有效性。重新对连通管的结构进行优化设计,取消了膨胀节,并进行了有限元分析。研究结果表明,改进后的连通管在设计工况下的应力及变形量相较于改进前的连通管大大减少了,这为大型高温高压设备的优化设计提供了一种新思路。