16V170柴油機曲軸研制與有限元分析.pdf

1、曲軸是柴油機上最重要、最昂貴的運動部件，其尺寸參數(shù)很大程度上影響并決定著內(nèi)燃機的整體尺寸、質(zhì)量、成本、可靠性和壽命。曲軸也是柴油機上受力最復(fù)雜的零件之一，工作過程中，不僅要承受周期性變化的氣體爆發(fā)壓力、活塞連桿組的往復(fù)慣性力、旋轉(zhuǎn)慣性力、附件不規(guī)則阻力矩，還承受著扭矩轉(zhuǎn)動以及彎曲振動。因此，曲軸設(shè)計是淄博柴油機總公司“16V170柴油機開發(fā)”項目中最重要的設(shè)計工作。
　　本文采用Pro/E三維設(shè)計與ANSYS有限元分析相結(jié)合的設(shè)計

2、方法來提高16V170柴油機曲軸設(shè)計的可靠性，主要的研究工作如下：
　　采用Pro/E軟件繪制活塞連桿組件的三維實體圖，并計算出它們的質(zhì)量；利用Matlab軟件完成16V170柴油機的工作過程估算和動力計算；按照16V170柴油機的總體布置和曲軸設(shè)計要求，結(jié)合Pro/E軟件完成曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析。
　　利用動力計算得到的曲軸受力數(shù)值和設(shè)計的曲軸結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)按照中國船級社《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范2009》對曲軸進行疲勞強度校核計算

3、。
　　運用Pro/E軟件繪制簡化的曲軸三維實體模型，并采用ANSYS軟件對曲軸進行靜力學(xué)分析，計算出曲軸在柴油機一個工作周期內(nèi)的應(yīng)力和變形狀況，在靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上進行靜強度、疲勞強度和疲勞壽命的計算。
　　對曲軸進行模態(tài)分析，得到曲軸在自由狀態(tài)和約束狀態(tài)下的固有頻率以及相應(yīng)的振型，查看曲軸動態(tài)特性是否滿足設(shè)計要求。
　　用ANSYS分析比較曲軸主軸頸直徑、曲柄銷直徑、主軸頸圓角半徑、曲柄銷圓角半徑以及內(nèi)凹圓角半徑等