曲轴的可靠性分析及疲劳强度设计探讨

曲轴是发动机中最重要的零件之一。大量研究表明,曲轴的主要失效形式表现为:疲劳破坏和断裂。特别是随着发动机的动力性和可靠性要求的提高,其强度问题变得更加重要。简要介绍了可靠性设计基本理论,指出设计决定了产品的可靠性水平。阐述了基于可靠性的抗疲劳设计理论,并总结了三种典型的抗疲劳设计方法,以及疲劳寿命的预测方法。最后运用相关理论对曲轴的疲劳寿命进行了估算。     

疲劳强度的模糊可靠性设计

根据模糊可靠性设计理论，对疲劳强度的模糊可靠性设计计算方法进行了初步的探讨，并给出了设计实例。     

曲轴疲劳强度的有限元分析

对812.5AC制冷压缩机（Ⅰ）、（Ⅱ）的两根曲轴进行了有限元分析计算,运用ADINA程序的载荷曲线功能,载荷按文[1]方式进行处理,对曲轴进行了疲劳强度校核。结论直接用于设计生产样机,并于1989年通过鉴定投入批量生产。     

试验论证465Q-1A发动机曲轴的疲劳强度

为了验证465Q-1A发动机的曲轴运转的安全性以及使用寿命,需要对它进行疲劳强度的试验论证.本文通过一系列的试验以及科学的计数方法证实了谊曲轴的安全性是可靠的.     

增压汽油机曲轴疲劳强度优化设计

针对在某1.4L发动机基础上开发1.4L增压发动机需要更高强度曲轴的问题,对原机型曲轴进行了优化设计以满足增压发动机设计需求.在材料方面用更高强度的锻钢代替了球墨铸铁;在工艺方面将曲轴圆角滚压压力由6000N提高到了7000 N;在结构方面优化了曲轴平衡重结构,达到了减重增强的效果,使优化后曲轴重量比原曲轴轻了0.04 kg.基于GME L-6C-1试验标准,通过曲轴弯曲疲劳试验的对比验证,优化后曲轴疲劳强度从645 N·m提高到801 N·m,提高了24％.研究结果表明,优化设计后的曲轴完全满足1.4L增压发动机的要求.     

预载荷对曲轴弯曲疲劳强度的影响

进行了某型号内燃机球墨铸铁曲轴的两组弯曲疲劳强度试验。结果表明：经预载荷作用的一组比升降法的一组疲劳强度高近10%,对预载荷作用提高疲劳强度的机理作了分析。     

机械零件疲劳强度可靠性设计

根据金属疲劳裂纹扩展理论,对机械零件疲劳破坏过程进行可靠性分析,得出一种在一定可靠度下估计疲劳寿命的方法。并可根据要求的可靠度和疲劳寿命设计机械零件的尺寸。     

基于有限元法的柱塞泵曲轴疲劳强度分析

该文基于有限元分析方法,将曲轴划分为89个形状规则的组成部分,创建了72个用于施加连杆力载荷的工作坐标。在设计工况(柱塞推力6500kg)下,对曲轴按照每隔15°一个角度工况,共24个不同角度上的工作载荷情况进行静力有限元分析,共得到24种工况的应力场及应力强度。对曲柄销与曲柄过渡的圆角面进行了详细的疲劳强度分析,并对安全系数最小节点的应力值变化规律进行了描述。     

高强度螺栓疲劳强度可靠性设计

本文根据金属裂纹扩展理论对高强度螺栓的疲劳断裂过程进行分析,提出了一种估计螺栓疲劳寿命的方法,由此方法,我们能够根据给定的可靠度和疲劳寿命设计螺栓的尺寸。     

内燃机曲轴扭转疲劳强度试验研究与分析

通过对内燃机曲轴进行扭转疲劳试验研究,分析了影响曲轴扭转疲劳强度的因素以及导致曲轴扭转失效的原因,并提出了相应的改进措施。分析指出,随内燃机爆发压力的提高,曲轴所承受的扭矩会相应增大,由此导致的曲轴扭转疲劳失效不断增加。曲轴扭转失效位置主要在连杆颈油孔、曲柄臂和连杆颈下止点,失效原因涉及结构设计、原材料、机加工、热处理等多个因素。连杆颈油孔是扭转疲劳失效最常见部位,裂纹源一般在油孔内壁距轴颈表面约8～10 mm位置,轴颈表面感应淬火对扭转疲劳强度影响较大,表面感应淬火使曲轴的扭转疲劳强度降低约30%,油孔内壁抛磨可使轴颈表面淬火曲轴的扭转疲劳强度提高25%以上。     

往复泵曲轴疲劳可靠性分析

为提高往复泵的设计水平,基于三柱塞单作用往复泵曲轴实例,通过将曲轴所受各力按相应坐标系分解,并将周期性作用力在时间相离散以及划分为若干计算断面,建立了曲轴疲劳可靠性分析模型。利用已开发的往复泵曲轴强度计算与校核软件计算并导出数据,应用半径矢量法分别求出曲轴各断面应力与疲劳极限的均值及标准偏差,使用联接方程求出各断面的联结系数,详细分析了曲轴模型的疲劳可靠性。通过对一系列实际使用效果良好和失效曲轴的疲劳可靠度进行计算与分析,得出了三柱塞单作用往复泵曲轴疲劳可靠度的合理取值;对于原可靠度过高的曲轴,反求出该曲轴实际能安全可靠承受的最大柱塞力,充分利用原机组的富余能力。往复泵曲轴疲劳可靠性分析具有重要的理论和实际应用价值。     

往复泵曲轴强度及疲劳分析

根据往复泵曲轴受力分析的结果,利用ANSYS对曲轴的静强度进行了计算,对疲劳强度进行了分析,比较了两种材料的力学性能,对曲轴材料进行了优化选择。     

基于有限元的泵曲轴疲劳强度计算

针对三缸活塞泵曲轴复杂的结构和受力,用一工程案例,以图表方式直观展现了曲轴的受力状况,并利用有限元方法计算出曲轴的应力,对危险点的应力进行提取,通过弯扭合成的安全系数法计算出曲轴的疲劳安全系数.这种方法原理简单,保证了计算的准确、快速、可靠,可以作为相似受力构件的设计参考,对目前大功率往复泵的开发具有现实意义.     

不同强度理论在曲轴疲劳研究中的对比应用

采用有限元法对曲轴在弯矩载荷作用下的应力状态进行分析,并结合插值法对曲轴的应力分布进行拟合计算,在此基础上采用临界距离法与不同强度理论对相同材料、不同圆角半径的曲轴的结构疲劳特性进行预测研究,并对预测结果进行试验验证。研究结果表明：当基于第一强度理论与临界距离法对圆角半径不同的曲轴的疲劳特性进行预测时,无论是临界点法还是临界线法都会造成较大误差;而当基于第三及第四强度理论与临界距离法进行预测时,临界线法比临界点法的预测精度更高,分析认为这是由曲轴的破坏类型造成的。     

螺栓联接疲劳强度的模糊可靠性设计

根据模糊概率设计理论,初步探讨了螺栓联接疲劳强度的模糊可靠性设计原理和方法,并给出了设计实例。     

基于模糊理论的摆线钢球行星传动接触疲劳强度可靠性研究

基于模糊理论和可靠性设计方法，建立了摆线钢球行星传动模糊可靠性数学模型，推导出其计算公式，并对该传动机构样机进行了接触疲劳强度的模糊可靠度计量。     

六缸压缩机曲轴系动力学仿真和疲劳强度分析

针对压缩机曲轴系统中的连杆、活塞的速度、加速度及受力计算问题,运用Pro/E和ADAMS软件构建压缩机曲轴系统的刚柔耦合动力学模型,利用ANSYS软件对压缩机曲轴系统进行模态计算,利用ADAMS虚拟样机技术对压缩机曲轴系统进行运动学和动力学仿真,并以此对压缩机曲轴进行疲劳强度校核,为曲轴系统优化设计提供新的设计思路.     

机械零件疲劳强度衰减的模糊可靠性计算

以模糊数学为基础，应用材料疲劳损伤累积理论，讨论机械零件疲劳强度模糊可靠性设计中的强度衰减问题，并给出了估算公式，进行了实例计算。