汽车发动机曲轴疲劳试验方法

研究了汽车发动机曲轴弯曲疲劳、扭转疲劳试验方法,重点介绍了试验设备、试验方法、试验评价等内容,为产品开发及生产检验中评价曲轴的可靠性提供技术支持。     

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%。     

曲轴疲劳寿命分析及验证

采用FEMFAT疲劳仿真软件,结合曲轴材料、表面加工工艺、应力循环特征等各方面因素,综合分析后得出曲轴的疲劳寿命及安全系数。应用曲轴疲劳试验机,通过升降法获取6对有效数据分析曲轴的疲劳极限和安全系数。对比仿真与台架试验计算数据及结果,找寻曲轴发生应力集中的部位,对仿真及试验结果进行安全系数评估,分析影响曲轴寿命的因素,最终得出2种试验方法所得试验结果均满足安全要求。     

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。     

曲轴扭转疲劳断裂分析

发动机曲轴在进行扭转疲劳试验过程中出现非正常疲劳裂纹,原因是油孔内壁存在加工沟槽。通过钻完油孔后进行旋转锉打磨,提高了曲轴的扭转疲劳强度。曲轴是发动机的核心零部件之一,作为动力输出的主要载体,工作中承受着复杂的弯曲和扭转载荷。统计表明,曲轴的疲劳断裂有80%是弯曲疲劳断裂,扭转疲劳断裂的比例不到20%。     

应变-寿命模型在曲轴寿命预测中的对比研究

将3种不同的应变-寿命模型应用于曲轴的疲劳寿命评估中,并对疲劳试验数据和预测数据进行了对比。考虑到曲轴淬火残余应力的影响,对曲轴的表面残余应力进行了测试,并将测试结果应用于计算中。通过一系列的对比,证明了S-L-B模型对于曲轴的疲劳寿命预测是最有效的,Chen模型次之,修正的SWT模型一致性最差。     

基于现代试验技术的小排量发动机曲轴疲劳强度的试验研究

针对小排量发动机曲轴发生扭转疲劳破坏性增大的现象,引入带有高性能软件的曲轴疲劳试验机,在对获取的测试信息及时处理后,用失效概率这一评估指标替代传统安全系数以做出评估。为适应轻量化趋势,小型曲轴在材料、结构和工艺三要素上有所改进,通过试验研究对其进行验证。结果表明,有效提升了曲轴疲劳强度试验的可靠性。     

发动机曲轴滚压质量控制方法的研究

本文通过对某发动机曲轴滚压工艺的详细分析,并经过长时间的工艺调试,总结出一套采用曲轴伸长量、R槽下沉量、曲轴跳动和R槽表面粗糙度四因素综合控制来代替曲轴疲劳寿命验证的工艺方法,并利用疲劳试验有效地验证了工艺的合理性。     

圆角粗糙度对球铁曲轴疲劳强度的影响

在试验的基础上,得出了不同范围的圆角粗糙度对球铁曲轴疲劳性能影响的结论,又分析探讨了粗糙度与疲劳性能的内在关系,并对影响曲轴疲劳性能的其它结构参数作了简单分析,提出了生产中应采取的措施。     

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。     

非调质钢曲轴的开发

本文介绍了非调质钢曲轴与调质钢曲轴的显微组织，力学性能和疲劳性能对比试验结果，依据对比试验结果选定４９ＭｎＶＳ３钢为柴油机曲轴用材，并逐步投入批量生产，产生了巨大的经济效益。     

商用车柴油机曲轴疲劳断裂研究

针对商用车柴油机曲轴主轴颈及连杆轴颈疲劳断裂问题,本文对曲轴疲劳断裂的原因进行了全面分析,发现材料硬度不够是曲轴疲劳断裂的主要原因,采取相应的整改措施后,曲轴疲劳断裂问题得到解决。     

圆角滚压球铁曲轴在柴油机中的应用研究

通过试验，确定了某增压中冷柴油机球铁曲轴毛坯材质和滚压工艺参数。弯曲疲劳试验及发动机台架试验表明，球铁曲轴用于该发动机是安全可靠的。确定了批量生产工艺流程，并实现了批量装机。     

圆角滚压球铁曲轴在柴油机中的应用研究

通过试验，确定了某增压中冷柴油机球铁曲轴毛坯材质和滚压工艺参数。弯曲疲劳试验及发动机台架试验表明，球铁曲轴用于该发动机是安全可靠的。确定了批量生产工艺流程，并实现了批量装机。     

圆角滚压球铁曲轴在柴油机中的应用研究

通过试验，确定了某增压中冷柴油机球铁曲轴毛坯材质和滚压工艺参数。弯曲疲劳试验及发动机台架试验表明，球铁曲轴用于该发动机是安全可靠的。确定了批量生产工艺流程，并实现了批量装机。     

提高6130×150球铁曲轴弯曲疲劳强度的研究

一、试验内容和目的杭州汽车发动机厂生产的6120和6130柴油机曲轴于1971年在我所做过曲轴弯曲疲劳试验,当时发现6130柴油机曲轴强度不足,6130曲轴的使用调查和我们对该柴油机曲轴动应力的测量均证实该曲轴存在强度后备系数不足的问题。     

气体软氮化球铁曲轴的组织与性能

对比了经正火加气体软氮化的球铁曲轴与调质加中频感应淬火的锻钢曲轴的抗疲劳性能及耐磨性能。试验结果表明：球铁曲轴的上述性能均优于锻钢曲轴。并初步探讨了软氮化后的球铁曲轴的组织特点以及进一步提高其疲劳寿命的途径。     

论G415发动机曲轴国产化

本文对Ｇ４１５发动机原装曲轴进行较为详尽的试验与剖析，测试出原装曲轴的实际水平。同时从材质、缺陷、热处理、滚压、疲劳性能等方面进行对比分析，提出国产化的可能性。指出由于Ｇ４１５发动机设计和工艺均较先进，故必须在制造的每个环节都要加以注意，以免重蹈国产化后产品质量下降的覆辙。     

复杂载荷下曲轴疲劳强度的可靠性

针对目前发动机曲轴疲劳可靠性设计方法法中存在的不足，通过对曲轴疲劳试验程序载荷谱及Ｐ－σ－Ｎ曲线的研究，提出出用程序载荷谱测定了Ｐ－σ－Ｎ曲线，并应用疲劳损伤等交理论对承受复杂载荷的贡轴进行可靠性设计的新方法。     

国产42CrMo调质钢曲轴的开发

通过分析进口42CrMoS4调质钢曲轴的原材料、显微组织和力学性能,结合国外锻造曲轴毛坯的调质工艺,进行锻坯热处理工艺调试,开发出国产42CrMo调质钢曲轴毛坯;曲轴毛坯经机加工为成品曲轴并进行曲轴弯曲疲劳试验、发动机台架和整车耐久可靠性试验的验证,确定国产42CrMo调质钢为中等缸径高速柴油机曲轴用材。