曲軸性能分析及其優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、曲軸是內(nèi)燃機(jī)最為重要的部件，曲軸的模擬計(jì)算是一個(gè)非常有意義的研究領(lǐng)域。本文以福建力佳股份有限公司SL4105Z柴油機(jī)為載體，計(jì)算分析了曲軸的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)特性，并利用試驗(yàn)優(yōu)化技術(shù)對曲軸進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)和多種方案的試驗(yàn)比較，得到了試驗(yàn)指標(biāo)下的顯著性影響因素，為今后的曲軸設(shè)計(jì)提供了一些科學(xué)依據(jù)和可行性方案。 本文的主要工作和主要結(jié)論如下：(1)利用Pro/E軟件建立曲軸的三維模型，并導(dǎo)入ANSYS軟件劃分網(wǎng)格得到有限元模型，包括模型選

2、擇及簡化、單元選擇、網(wǎng)格劃分、選擇計(jì)算工況、確定邊界條件及確定載荷和約束施加等。 (2)對曲軸進(jìn)行靜態(tài)分析，分別對曲軸單拐和整體曲軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，驗(yàn)證了曲軸有限元模型及邊界條件的正確性和可行性，得到了與實(shí)際情況相符的應(yīng)力云圖，分別運(yùn)用GOODMAN法和傳統(tǒng)的疲勞強(qiáng)度校核方法計(jì)算曲軸的安全系數(shù)。 (3)對曲軸進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，利用有限元分析和試驗(yàn)優(yōu)化技術(shù)討論曲柄寬度、主軸頸直徑、曲柄銷直徑、卸載槽上部到曲軸中心線垂直距離、卸載

3、槽的軸向深度、卸載槽處圓角半徑對曲軸強(qiáng)度的影響，得到了改善曲軸強(qiáng)度的有效途徑。 (4)通過優(yōu)化處理發(fā)現(xiàn)在六個(gè)因素中主軸頸直徑和卸載槽上部到曲軸中心線垂直距離對曲軸的強(qiáng)度有較為顯著的影響，以曲軸曲柄銷圓角處最大應(yīng)力值為目標(biāo)函數(shù)，得到了原曲軸改進(jìn)的最優(yōu)方案，并給出了置信區(qū)間。 (5)對曲軸進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，計(jì)算分析原曲軸的固有頻率，得到與實(shí)際相符的模態(tài)頻率及模態(tài)振型，并用同樣的計(jì)算方法計(jì)算和分析改進(jìn)的最優(yōu)曲軸方案的固有頻率，比較