柴油机曲轴应力敏感度分析

曲轴是柴油机的重要组成部分,为了确定曲轴的主轴颈半径、连杆轴颈半径、过渡圆角半径和曲柄臂厚度这几个尺寸参数中,哪一个对曲轴危险部位的应力影响最大,用ANSYS软件对简化的曲轴单拐进行参数化建模,再用ANSYS软件的PDS模块对其进行了基于Spearman秩相关系数的敏感度研究。分析结果表明:过渡圆角半径对曲轴危险部位的应力敏感度最大。     

基于ANSYS的V型发动机曲轴瞬态动力学分析

对某V型发动机曲轴进行运动学分析,建立三维模型。然后根据有限元理论,应用ANSYS软件对曲轴进行瞬态动力学分析。分析一个循环内的应力云图和变形图,从结果可以看出,曲轴的应力集中在主轴颈过渡圆角处、连杆轴颈的过渡圆角处以及连杆轴颈上的油孔处附近。     

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。     

曲柄臂侧面圆角车刀的改进设计

随着大功率柴油机需求量的增大,大功率柴油机使用的圆角淬火曲轴的需求量也在大幅度增加.而我公司生产的圆角淬火曲轴在曲柄臂侧面圆角R1处(图1)出现断裂的曲轴比例,在一段时间内明显增高,造成企业三包损失严重.为此公司成立了攻关小组,研究解决圆角淬火曲轴断裂数量增多的问题.通过对数根断裂的圆角淬火曲轴进行分析,发现造成断裂的主要原因是曲柄臂侧面圆角R1加工不规整,导致曲柄臂侧面圆角R1处产生应力集中.特别是曲柄臂侧面圆角R1恰好处于轴颈圆角R的淬火区和曲柄臂上非淬火区的过渡区内,是曲轴进行圆角淬火时,产生应力最集中的地方,也是曲轴断裂的危险截面.曲轴在机械加工过程中,生产厂都比较注意轴颈圆角R的加工质量,而对曲柄臂侧面的圆角R1,重视程度不够,有的甚至直接车成直角.所以解决曲柄臂侧面圆角R1不规整的问题,已是当务之急.     

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。     

浅谈曲轴的冷滚压强化工艺

内燃机曲轴的主要破坏形式是断裂和轴颈磨损，其断轴率为0．5％～2％，这是因为曲轴的结构及其所受的载荷使其应力分布极不均匀，在主轴颈、连杆轴颈与曲拐相连接的过渡圆角处产生了比曲拐同截面的名义应力高出数倍的集中应力峰值所导致的。过渡圆角处的最大弯曲应力占80％，扭转应力仅占20％，一系列的应力分析和大量的曲轴断裂实例表明，断裂一般发生在连杆轴颈过渡圆角与主轴颈过渡圆角的对角线上。     

高强度曲轴静态特性仿真与试验研究

采用ANSYS有限元软件,建立了480柴油机整体和单拐曲轴的静态特性分析模型,针对不同的约束条件,对两种模型的弯曲疲劳强度进行计算,指出了两种模型下的应力集中区域以及应力分布和变形情况;两种模型应力值均未超出曲轴的许用应力。通过曲轴弯曲疲劳强度试验,对480柴油机单拐曲轴进行了弯曲疲劳试验,测量了弯矩随循环基数的变化情况。结果表明,采用整体和单拐曲轴的静态特性分析模型,应力集中比较危险的区域出现在主轴颈、连杆轴颈与曲柄臂的过渡圆角区域;整体较于单拐模型可以更全面、真实反映曲轴各拐的静态特性。     

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。     

曲轴抛光常见质量问题及其对策

针对曲轴抛光后曲轴轴颈油孔下凹问题、曲柄销轴颈刹车印问题、圆角粗糙度超差问题、止推面粗糙度超差问题,通过分析抛光臂、抛光瓦与曲轴的受力和运动关系,找出质量问题根本原因,并针对性设计不同结构的抛光瓦解决相应质量问题。为同类产品的相似技术问题提供一套有效分析路径和改进措施。     

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。     

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。     

汽车生产高端装备——MQL技术在典轴油孔加工中的应用

曲轴仡发动机内高速旋转时与瓦座之间产生相对运动及摩擦,此处采用稀油循环润滑来保证曲轴的弘轴颈平11曲轴连杆颈轴颈处良好的滑动摩擦。瓦座与曲轴之间的外部供油只能供应到主轴颈上,而连杆颈的润滑油是通过润滑油孔从就近的主轴颈传输的。这就对曲轴润滑油孔的结构提出了特殊的要求——主轴颈上有直油孔,拐颈上有斜油孔,斜油孔要与直油孔连通（有的曲轴斜油孔从连杆颈直接贯穿到主轴颈上）。     

曲轴深滚压工艺及滚压力异常分析和处理

曲轴作为典型的非均质结构零件,尺寸过渡处存在应力集中。研究和实践表明,曲轴的疲劳破坏大多发生在曲柄与主轴颈、连杆轴颈的过渡圆角处。为了提高其抗疲劳强度必须对曲轴的这些部位实施滚压强化工艺。结合曲轴圆角滚压强化和校直系统,对德国Hegenscheidt圆角滚压校直机床的原理、滚压工艺以及滚压校直过程中滚压力的变化进行研究．并对滚压力异常进行分析。     

基于多体动力学的曲轴疲劳强度分析

发动机曲轴上疲劳强度最薄弱处为曲拐圆角处。基于动力学软件,建立某单缸发动机曲轴系多体动力学分析模型,计算曲轴在发动机一个工作循环内的动态载荷谱;然后利用圆角子模型完成曲轴疲劳强度分析。分析结果显示:该曲轴圆角疲劳安全系数均大于评价限值,曲轴疲劳强度满足要求;曲柄销圆角的疲劳强度弱于主轴颈圆角。     

船舶主机曲柄销现场磨削修复工艺

介绍船舶动力的柴油发动机主机曲柄销严重烧蚀部位修复工艺的要点,详细介绍以曲柄销两端R圆角作为定位基准进行曲柄销磨削的工艺方案,保证加工后的曲柄销与曲轴主轴颈的平行度和加工后的曲柄销与原始中心线的同心度。     

曲轴淬火感应器的选用及保养要点

曲轴轴颈感应淬火的目的是提高轴颈硬度,增加其耐磨性;当轴颈圆角部分连同淬上时,将进一步提高曲轴的疲劳强度。曲轴的淬火部位,一般包括主轴颈、连杆颈、法兰油封面与前轴颈等部位,如图1所示。曲轴淬火感应器就是为这些部位进行淬火的工具,其有效圈的尺寸,也随轴颈的直径、开挡宽度或淬火宽度而异。1.曲轴颈淬火区域主要包括以下几种:①只淬轴颈表面(见图2a)。②轴颈表面及圆角部位同时淬硬(见图2b)。③轴颈表面及止推面同时淬硬(见图2c)。④轴颈及止推面单独淬硬(见图2d)。⑤法兰油封面及前轴油封面的淬火(见图2e)。2.曲轴淬火感应器的结…     

汽油机曲轴圆角喷丸强化工艺

汽油机的关键零件曲轴承受着很大的交变应力。千方百计提高其疲劳强度,对于延长汽油机的寿命和保证使用安全至关重要。曲轴疲劳折断的薄弱环节在主轴颈和连杆轴颈的圆角R处,486Q汽油机的主轴颈和连杆颈的圆角形式如图1所示。     

测量船用曲轴曲柄半径的专用检具

在机船发动机曲轴生产中,需要对船用曲轴曲柄半径(曲轴主轴颈中心线到曲柄销轴颈中心线之间的距离)进行检测,以确保其精度、质量达到机船的使用要求。以往使用通用检具进行测量,耗时耗工且效率差。近年来,随着生产规模的扩大,曲轴产量不断增加,通用检具的工作效率严重滞后于生产进度,甚至在一定程度上拖慢了生产效率。为此,我们基于传统通用检具设计了一种检测效率更高的新型检具,其构造简单,制造简便,重量较轻,使用方便,适用于不同状态下的船用曲轴曲柄半径的检测。     

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.     

利用过渡圆角的塑性变形来提高压缩机曲轴的循环强度

АУУ-400压缩机用作一般工业的固定式冷却设备时常常发生曲轴断裂情况。这种曲轴的材料为45号钢（HB174-217）,有两个曲拐,曲柄销之间无中间支承,曲柄销直径d=100毫米,长l=200毫米。曲柄销表面经高频电流感应淬火,硬度达HRC52-62,淬硬区距曲柄侧面10毫米,过渡圆角半径R=5毫米,用特形砂轮磨削,然后进行抛光。