發(fā)動機曲軸疲勞極限載荷預測方法研究.pdf

1、發(fā)動機曲軸的應力集中現(xiàn)象嚴重，特別是在曲柄銷圓角和主軸頸圓角部位的應力集中現(xiàn)象尤為突出，曲軸疲勞破壞往往發(fā)生于這些區(qū)域。隨著發(fā)動機強化程度的提高，對于曲軸強度要求也越來越高，傳統(tǒng)的通過曲軸形狀系數(shù)和經驗公式計算曲軸疲勞強度的方法已經無法滿足發(fā)動機機高可靠性、低重量、低成本的設計要求。因此，分析結構參數(shù)和處理工藝對曲軸疲勞強度的影響，研究準確預測構件的疲勞極限載荷的方法，探討如何對曲軸疲勞試驗數(shù)據進行有效的統(tǒng)計分析，對于研究曲軸的疲勞強度

2、可靠性具有實際意義。
　　為此，本文圍繞曲軸疲勞強度可靠性研究主題，主要開展了以下工作：
　　(1)曲軸結構關鍵參數(shù)對疲勞強度的影響分析?；趇SIGHT-FD平臺和DOE方法，將有限元分析、變結構參數(shù)設計與試驗設計相結合，分析了曲軸關鍵結構參數(shù)對疲勞強度的影響。
　　(2)處理工藝對曲軸疲勞強度的影響分析。應用“F”檢驗法、“t”檢驗和秩和法，分析了氮化時間和滾壓工藝對曲軸疲勞強度的影響。
　　(3)基于裂紋模

3、擬技術與試驗數(shù)據結合的曲軸疲勞極限載荷預測方法研究。通過某種型號曲軸疲勞試驗數(shù)據推導出該零件等效標準裂紋體材料的擴展門檻值△Kth，并利用得到的△Kth值，通過曲軸與標準裂紋體等效關系，預測曲軸的疲勞極限載荷。
　　(4)基于缺口件等效與漸進插值法預測曲軸的疲勞極限載荷方法研究。采用應力梯度擬合方法將曲軸應力集中等效為標準缺口件，并通過漸進插值法，引入虛擬短裂紋進行短裂紋修正，預測曲軸的疲勞極限載荷。
　　(5)曲軸疲勞試驗

4、數(shù)據處理技術研究。對曲軸的疲勞試驗數(shù)據分布進行數(shù)據統(tǒng)計回歸分析，對各種分布規(guī)律與曲軸疲勞試驗數(shù)據的吻合程度進行擬合效果評價，并將極大似然法用于曲軸彎曲疲勞性能曲線測定。
　　通過上述工作，獲得了以下主要結論：
　　(1)在需要提高曲軸疲勞強度時，增大圓角半徑或增大曲柄厚度比改變重疊度和曲柄半徑的效果要顯著。氮化時間長短對曲軸疲勞強度有一定的影響，但影響效果不大，滾壓工藝能改善曲軸疲勞強度性能。
　　(2)曲軸應力集中可

5、以較好地等效為標準裂紋體模型，等效裂紋體擴展門檻值△Kth的確定與預測曲軸疲勞極限載荷的準確性密切相關，通過已有試驗數(shù)據推導出門檻值△Kth，能比較準確的預測曲軸疲勞極限載荷。
　　(3)裂紋體與實際構件之間有本質不同，標準缺口件與實際構件的疲勞強度同屬于應力集中問題，標準缺口件與實際構件等效比裂紋體與實際構件等效效果更好，標準缺口件等效的優(yōu)勢在于可以將經過工藝處理的實際構件等效為相同工藝處理的標準缺口件。
　　(4)曲軸疲