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文檔簡介
1、曲軸作為發(fā)動機(jī)內(nèi)部最主要的運(yùn)動部件,在發(fā)動機(jī)中扮演著極為重要的角色。在實(shí)際工作過程中,在周期性變化的氣體壓力、運(yùn)動質(zhì)量慣性力及其力矩的作用下,其內(nèi)部產(chǎn)生迅速變化的拉、壓、彎、扭交變應(yīng)力,由于曲軸的形狀復(fù)雜,所以在主軸頸、曲柄銷與曲柄臂接觸的圓角部位存在著嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象,容易產(chǎn)生曲軸疲勞裂紋,繼而導(dǎo)致曲軸斷裂。而曲軸一旦失效,就可能引起其他部件隨之破壞,產(chǎn)生嚴(yán)重后果。針對這一問題,本文首先分析了曲軸承受的載荷,并通過一維動力學(xué)軟件獲得
2、曲軸的載荷,其次建立單拐曲軸組合結(jié)構(gòu)的三維模型及有限元模型,依據(jù)有限元動力學(xué)問題理論基礎(chǔ),對曲軸進(jìn)行了動態(tài)響應(yīng)分析,并重點(diǎn)分析了高應(yīng)力部位的應(yīng)力狀態(tài)特征,最后將瞬態(tài)分析結(jié)果導(dǎo)入到疲勞軟件中結(jié)合疲勞累計損傷理論,預(yù)測曲軸疲勞壽命。
建立單拐曲軸、軸承蓋等零件的三維實(shí)體模型,然后將其導(dǎo)入專業(yè)的網(wǎng)格劃分軟件ANSA中對各個零件進(jìn)行材料、屬性的設(shè)置,在保證計算結(jié)果準(zhǔn)確度的前提下,針對各個零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),選擇合理的單元類型和單元尺寸進(jìn)行
3、網(wǎng)格劃分,在曲軸主軸頸與軸承蓋之間定義兩對接觸關(guān)系,并依據(jù)實(shí)際情況對曲軸以及軸承蓋施加約束邊界條件,建立一柱坐標(biāo)系,為后續(xù)選取加載區(qū)域打下基礎(chǔ),完成曲軸組合結(jié)構(gòu)的有限元網(wǎng)格模型的建立。
將網(wǎng)格模型導(dǎo)入有限元分析軟件ANSYS當(dāng)中,改變坐標(biāo)系,通過選取節(jié)點(diǎn)的X、Y、Z值,確定載荷施加區(qū)域的節(jié)點(diǎn),將AVLboost獲得的徑向力通過公式分布規(guī)律轉(zhuǎn)化成壓力,并編寫成APDL命令流,該命令流將周期性連桿軸頸壓力以載荷步的形式施加在選取的
4、節(jié)點(diǎn)上。合理設(shè)置初始條件、載荷類型、非線性選項(xiàng)、積分方法等,基于直接積分法中的Newmark隱式算法,采用ANSYS軟件中的完全法進(jìn)行一個工作循環(huán)的動態(tài)響應(yīng)分析,得到曲軸在一個工作循環(huán)內(nèi)的應(yīng)力值,對高應(yīng)力部位的應(yīng)力時間歷程曲線進(jìn)行分析,便于了解和把握曲軸動態(tài)響應(yīng)特性,并為疲勞分析提供理論依據(jù)。
把瞬態(tài)動力學(xué)分析的應(yīng)力結(jié)果導(dǎo)入到疲勞分析軟件Designlife中,通過設(shè)置材料的屈服極限和抗拉強(qiáng)度,獲得曲軸材料的S-N曲線,選取曲
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