8L250系列柴油机曲轴强度计算与仿真研究

论文摘要

柴油机的曲轴是整个发动机中最重要的零件之一。它的受损及破坏可能引起柴油机其它零件的损坏,特别是随着发动机的强化与技术发展,使曲轴的工作条件愈发苛刻。曲轴强度的分析与研究一直是人们在不断进行的工作。本文在大量阅读相关文献的基础上年,主要从以下几个方面对8L250柴油机曲轴进行了探讨：1)对曲轴进行受力分析,计算得出曲轴在每隔5。曲柄转角的动态结果。并按此结果对该曲轴按船级社钢质船舶入级规范进行强度校核。2)用Pro—E建立曲轴的三维整体、单拐零件模型,并利用Pro—E与ANSYS-workbench软件之间的接口,把零件模型导入到ANSYS-workbench软件中,生成有限元模型。3)应用ANSYS-workbench软件进行曲轴的静态分析。并从曲轴边界支撑条件的角度讨论了其在刚性支撑条件及非刚性支撑条件下的受力状态,并作出比较分析。从中得到该曲轴受力最大值,并按船级社规范对曲轴进行疲劳强度校核。4)应用ANSYS-workbench软件进行曲轴的有限元接触分析。得出曲轴在实体的轴承支撑条件下的受力及变形情况。并与之前的分析进行对比。5)通过之前对柴油机曲轴强度的有限元分析,找出其最大应力点,在不影响其基本结构的前提下对曲轴提出优化改进意见,降低其应力集中点的应力最大值,并对改进的具体方法进行定量的分析。以使曲轴达到最佳的优化效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 曲轴强度计算的必要性
• 1.1.3 曲轴的损坏形式
• 1.2 国内外曲轴强度计算的现状及发展动态
• 1.2.1 曲轴应力计算分类
• 1.3 有限元法在曲轴强度计算中的应用
• 1.3.1 计算模型
• 1.3.2 边界条件的处理
• 1.3.3 有限元技术存在的主要问题
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 曲轴的应力分析计算
• 2.1 作用在曲轴上的力和力矩
• 2.2 曲柄连杆结构的受力分析
• 2.2.1 作用在曲拐上的惯性力
• 2.2.2 沿气缸中心线的总作用力
• 2.3 8L250系列柴油机曲轴受力计算
• 2.4 8L250系列柴油机曲轴按船级社规范校核过程
• 2.4.1 交变应力的计算
• 2.4.2 交变扭转应力的计算
• 2.4.3 应力集中系数的计算
• 2.4.4 附加弯曲应力
• 2.4.5 等效交变应力的计算
• 2.4.6 疲劳强度的计算
• 2.4.7 允许衡准
• 第3章 曲轴的静态性能有限元分析
• 3.1 有限元法的概述
• 3.2 模型的建立
• 3.2.1 Pro/Enginneer软件介绍
• 3.2.2 三维模型的建立
• 3.3 有限元模型
• 3.3.1 ANSYS Workbench介绍
• 3.3.2 模型转化
• 3.3.3 网格划分
• 3.4 载荷施加及边界条件处理
• 3.4.1 力边界条件的确定
• 3.4.2 位移边界条件的处理
• 3.5 应力计算结果分析
• 3.6 曲轴非刚性支撑
• 3.7 曲轴安全系数的计算
• 第4章 曲轴的接触有限元分析
• 4.1 接触模型的建立
• 4.2 划分网格
• 4.3 边界条件的施加
• 4.4 计算结果及分析
• 4.5 非线性单工况曲轴接触分析
• 4.5.1 准备工作
• 4.5.2 接触设置
• 4.5.3 计算结果分析
• 第5章 8L250柴油机曲轴的优化
• 5.1 模型的建立与计算假设
• 5.1.1 模型建立
• 5.1.2 载荷施加与边界处理
• 5.2 优化方案的选择
• 5.3 计算结果分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 进一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文