浅析曲轴折断的原因

曲轴由于制造工艺上的缺陷或使用维修不当,可能会出现折断故障,曲轴折断是发动机的严重事故。 1.曲轴折断的基本规律 大量事实证明,使用中曲轴断裂形式多为轴颈两相邻圆角交接的曲柄臂处,发生双向弯曲疲劳。断裂部位多见于连杆轴颈圆角与曲柄臂连     

汽车曲轴圆角残余应力的X射线测定

曲轴是汽车发动机的最重要零件之一。随着近代汽车向高速、高压缩比发展,对汽车曲轴强度的要求也越来越高。曲轴的使用状况及其本身的结构特点,使曲轴的应力分布很不均匀。在曲轴的圆角上,由于应力集中而造成高出名义应力几倍的应力。一系列的应力分析结果和大量的曲轴使用断裂实例都说明,曲轴圆角是其疲劳破坏的危险部位。圆角部位的强度性能和质量好坏,是决定曲轴总体强度的关键。     

基于有限元的内燃机曲轴疲劳强度分析

内燃机曲轴轴颈的过渡圆角处是应力高度集中部位,是疲劳裂纹的最先形成位置,因此曲轴圆角是曲轴设计时需要重点关注的部位。文章采用NASTRAN软件对某发动机缸体进行模态缩减,利用EXCITE-PU软件进行动力学分析,再通过N-soft软件进行圆角的疲劳安全系数分析。结果表明,通过增加圆角半径的方式可以解决曲轴的断裂问题。     

汽车发动机曲轴疲劳强度分析及有关问题探讨

对汽车发动机曲轴进行了符合实际情况的三维建模，校核了曲轴在交变载荷下的疲劳强度，并通过曲轴的疲劳试验对分析和计算的结果进行了验证。对忽略惯性力、忽略相邻曲拐影响以及忽略扭矩的简化模型分别进行了计算，得出了不同建模方法对计算结果精度的影响。对曲轴圆角形状优化、圆角应力分布和强化工艺等相关问题进行了探讨。     

基于多体动力学的柴油机曲轴疲劳寿命分析

为分析4100QBZL柴油机曲轴的疲劳寿命,建立该曲柄连杆机构的刚柔耦合多体动力学模型,将多组试验测量的缸内压力作为驱动力,进行耦合仿真得到曲轴在柔性体模型下的主轴颈、连杆轴颈负荷仿真结果,并根据载荷结果对曲轴进行静强度校核。最后结合由多体动力学软件得到的载荷谱与有限元分析所得的曲轴在各个工况下的应力应变分析结果,以及通过材料的各项属性拟合出的S-N曲线,对曲轴进行了疲劳寿命预测。结果表明:曲轴的静强度及疲劳寿命均达到了工程设计要求,曲轴最危险部位的寿命次数也达到了1013以上,认为曲轴不会发生疲劳破坏。     

变惯量多体曲轴轴系发动机动力学仿真

基于拉格朗日方程,在考虑曲柄连杆的变惯量、气缸的摩擦扭矩和燃气压力总指示扭矩的基础上建立了发动机曲轴轴系动力学模型。利用ADAMS内置的参数点坐标、参数化方程功能,在ADAMS内二次开发了集曲轴轴系结构参数、摩擦扭矩参数、负载扭矩参数和发动机点火次序选择的参数化软件。通过曲轴柔性处理获得轴系模态中性文件,由ADAMS/FLEX模块导入到ADAMS中建立了柔性曲轴的发动机多体动力学虚拟样机,结合某型车进行了动力学仿真。结果表明,发动机有效输出扭矩受摩擦扭矩和变惯量扭矩的影响较大,柔性曲轴比刚性曲轴能更好地模拟发动机曲轴,为车辆动态性能仿真提供了良好的发动机模型,并可为发动机的轴系设计、曲轴的强度校核和寿命计算提供准确的载荷。     

基于圆角滚压工艺的曲轴疲劳行为研究

利用有限元计算软件Abaqus,采用三维显式动力学计算,模拟曲轴圆角滚压过程。利用软件自带的二次开发程序,编写数据采集程序,得到了曲轴圆角表面和内部的应力分布情况。参照曲轴真实疲劳试验,对曲轴进行模拟弯曲疲劳试验,得到不同弯矩水平下曲轴圆角应力分布情况。将模拟弯曲疲劳试验得到的圆角工作应力与滚压后的圆角残余应力进行耦合计算,获得更为准确的曲轴疲劳强度,并依此对曲轴滚压参数进行优化,优化后的曲轴疲劳极限弯矩提高15.7%。     

变工况下的发动机连杆动态应力与疲劳损伤分析

以发动机曲柄连杆机构为研究对象,基于柔性多体动力学理论,建立了活塞、连杆、曲轴和飞轮的刚柔耦合动力学模型,分别计算了发动机稳态工况与变工况下的连杆应力,并对连杆危险节点的应力时间历程进行了雨流计数和疲劳损伤计算。结果表明,发动机在变工况运行时,连杆危险节点应力变化幅值相对稳态工况增大,加速了连杆的疲劳破坏。     

492C小型高速柴油机曲轴断裂问题的研究

<正> 492C小型高速柴油机是在492Q汽油机的基础上进行设计的,缸径92毫米,冲程92毫米,额定功率65—70马力,转速3600转/分。492C的曲轴结构与492Q的完全相同,其结构见图1。曲柄臂1、8只有17毫米,曲柄臂2、3、4、5、6、7厚度为20毫米。曲柄臂宽度90毫米,曲轴重叠度15毫米。曲轴材料为45号钢(GB699-65)和40Cr合金结构钢。由于柴油机的最大爆发压力提高较多,故在样机试验中曾发生曲轴断裂和裂纹。由曲轴的断口可以看出,疲劳线很明显,裂源在1拐轴颈过渡圆角处,基本成45°折断曲柄臂。其他轴颈过渡圆角处也产生微小裂纹,属弯曲疲劳破坏。     

感应淬火对38MnVS6曲轴弯曲疲劳性能的影响

为验证感应淬火对38Mn VS6非调质钢曲轴疲劳性能的提升作用,通过圆角及轴颈感应淬火处理对曲轴表面进行了强化,曲轴弯曲疲劳台架试验结果表明,其99.99%存活率的弯曲疲劳极限相对于不强化的曲轴提高了68%,优于原调质钢曲轴。结合曲轴成品取样获取的非调质钢锻态性能数据和CAE计算结果,基本判断38Mn VS6感应淬火曲轴满足该曲轴的静力学强度要求和疲劳性能要求。     

球铁曲轴弯曲疲劳强度的若干特点

本文以中型货车发动机曲轴为对象，研究了球铁曲轴弯曲疲劳强度的特点。结果表明，轴颈圆角表面粗糙度在Ｒａ１．６－Ｒａ０．４范围内时，球铁曲轴的弯曲疲劳性能无显著变化；同一曲轴上各曲拐疲劳强度存在差异；铸态下球铁曲轴圆角强度的分散性大约是锻钢３－４倍，强化后这种分散性可减小一半以上。球铁曲轴的上述特点主要由球铁材料本身的特性和毛坯浇铸时凝固冷却不一致所造成的。     

大功率多缸柴油机曲轴疲劳强度评估方法

以某型大功率柴油机作为研究对象,采用ADAMS/Engine建立了多缸柴油机曲柄连杆机构多体动力学模型,计算得到了曲轴的工作载荷.通过建立曲轴的整体三维有限元模型,将主轴承对主轴颈的支撑边界定义为接触对以模拟实际的约束状态,并将动力学计算所得一个周期内的曲柄销载荷历程曲线离散为16个载荷点,并按照发火次序,组合得到了16个载荷工况以模拟曲轴上的交变载荷,载荷的施加采用函数分布的形式模拟滑动轴承的压力分布,通过非线性有限元分析得到曲轴的应力应变结果.在此基础上,利用曲轴材料性能数据绘制了曲轴Goodman疲劳强度曲线,自编后处理分析程序得到了曲轴上所有节点的疲劳强度安全系数.结果表明:材料为42CrMo的整体曲轴满足结构疲劳强度要求,油孔处和过渡圆角处的疲劳强度安全系数相对较小,采用Goodman疲劳曲线计算的最小疲劳强度安全系数为5.04.分析结果与曲轴实际失效位置一致.     

用深滚压技术提高曲轴疲劳强度的应用研究

发动机曲轴圆角采用深滚压工艺可大幅提高曲轴疲劳强度。通过对370Q型汽油机、376Q型汽油机和376Q型柴油机进行的曲轴负荷分析、强度估算及弯曲疲劳强度试验表明,与未滚压曲轴相比,经圆角滚压的曲轴疲劳强度增加92．3％,安全系数由1．18增加到2．28。     

发动机曲轴弯曲疲劳强度的可靠性分析

以往对发动机曲轴结构强度的研究，其基本出发点都是安全系数法，因此不能定量地反映曲轴安全可靠的程度。运用概率统计方法，对曲轴弯曲疲劳强度进行了可靠性分析和可靠度计算，可靠度指标能够定量地反映曲轴的安全可靠程度。     

曲轴动态应力模拟及多轴疲劳计算

建立了某4缸柴油机曲轴轴系和主轴承座的有限元模型,采用EXCITE软件对曲轴轴系和连杆活塞组进行了多柔体的动态仿真,模拟了不同转速工况下曲轴随曲柄转角变化的动态应力。对曲轴动态应力结果进行了多轴疲劳计算,校核了不同运转工况下曲轴的疲劳安全系数,解决了弯扭耦合与多子系统交叉耦合时整体曲轴疲劳可靠性计算的难题。     

滚挤压抛光工艺在曲轴加工中的应用

介绍了滚挤压抛光工艺在CA488型发动机曲轴加工中的应用。与砂带抛光工艺的区别是，该工艺采用了使金属表面塑性变形的方式来提高零件表面疲劳强度，降低表面粗糙度，改善沉割圆角处的应力分布状况，并可取消校直工艺，简化工艺装备，节约设备投资，降低工具消耗。此工艺也适用于其它的轴类零件加工。     

Model for dynamic behavior of the crankshaft of an air cooled diesel engine subjected to severe functioning

The dynamic behavior of the engine organs in severe conditions is complicated to identify. In this paper, the dynamic behavior of the crankshaft of the diesel engine Deutz F8L413 direct injection-type air cooled in the severe operating conditions is investigated in a 3D global model. The maximum operating characteristics of the engine are experimentally measured on a bench test equipped with a hydraulic brake. The most stressed areas of the crankshaft are determined by numerical simulations. In addition, an analysis of the fatigue behavior of the crankshaft is carried out by using two fatigues criteria. The efficiency of the model is demonstrated by comparing between the numerical results and the experimental data obtained with the natural modes of vibration test.