曲軸特性分析及其優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、　　曲軸是把活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)化為曲軸回轉(zhuǎn)運動的裝置,曲軸是發(fā)動機的關(guān)鍵組成部分。在曲軸的設(shè)計中,獲得準確的曲軸的靜態(tài)性能和動態(tài)性能是曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。本文以四缸四沖程發(fā)動機曲軸為研究對象,對其動態(tài)特性和靜態(tài)特性進行了研究,并利用試驗優(yōu)化技術(shù)對曲軸進行了優(yōu)化設(shè)計和多種方案的試驗比較,得到了影響曲軸應(yīng)力指標(biāo)的因素主次順序和各個因素的影響趨勢,為曲軸的設(shè)計提供了一些科學(xué)依據(jù)和有效的方案。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先,介紹了

2、有限元建模理論,分析了發(fā)動機曲軸的受力特性,得到了曲軸各個曲拐曲柄銷在拉、壓兩個載荷工況下的受力情況。
　　其次,以發(fā)動機四拐曲軸模型為基礎(chǔ),采用有限元分析理論對其進行靜態(tài)特性分析,得到了曲軸在第二缸爆發(fā)時,曲軸在受拉和受壓兩個載荷工況下的應(yīng)力云圖,得到曲軸的危險部位應(yīng)力值,并計算出了曲軸的安全系數(shù),校核了曲軸的強度,證明了曲軸有限元模型及邊界條件的正確性和可行性。
　　然后,通過正交試驗優(yōu)化設(shè)計方法,對曲軸應(yīng)力影響較大

3、的參數(shù),即主軸頸直徑、主軸頸長度、曲柄銷直徑、曲柄銷長度、曲柄臂厚度、過渡圓角半徑等因素進行了六因素三水平單目標(biāo)的正交試驗優(yōu)化設(shè)計,得到一組最優(yōu)組合參數(shù)以及各個因素水平變化對曲軸應(yīng)力大小影響的趨勢。結(jié)果表明,主軸頸直徑是影響曲軸應(yīng)力最為顯著的影響因素,通過適當(dāng)控制主軸頸的直徑,可以達到有效減少曲軸應(yīng)力的目的。各個因素水平變化對應(yīng)力影響的趨勢可用來指導(dǎo)曲軸的優(yōu)化設(shè)計工作。
　　最后,運用數(shù)值分析軟件ANSYS,采用智能網(wǎng)格技術(shù)對改