基于仿真分析的曲轴平衡重动态优化设计

针对现有多缸内燃机曲轴平衡重设计存在的优化目标不明确、动力学模型简单等问题,以四缸内燃机曲柄连杆机构的虚拟样机为设计平台,对曲轴平衡重进行了动力学仿真分析及优化设计,介绍了包括有限元计算、动力学建模、动态优化设计和结构优化设计的整个设计流程.仿真结果表明,采用虚拟样机对曲轴平衡重进行动态优化设计,设计过程的效率和精度都有所提高;选择不同的优化目标会产生差异很大的最终优化方案.经过比较各种目标的优化结果,建议将曲轴主轴承载荷工作周期内的平均值作为动态优化设计的优化目标.

精密曲轴连杆颈磨削加工技术的研究

汽车发动机曲轴结构复杂,加工要求高,保证连杆轴颈的各项技术要求是曲轴加工的关键。分析了连杆轴颈的主要技术要求和工艺,巧妙设计了精磨连杆轴颈夹具,并基于Pro/E软件行为建模技术对精磨连杆轴颈夹具的静平衡配重进行了设计,实现了用普通曲轴磨床磨削精密汽车曲轴,为企业取得了良好的经济效益。

曲轴平衡重动态优化设计方法研究

针对现存多缸内燃机曲轴平衡重设计的不足,基于虚拟样机技术对曲轴平衡重进行动态优化设计。以四缸内燃机曲轴为例,论述了平衡重设计所面临的若干问题,提出了一系列切实可行的解决方案并归纳为动态优化设计的设计流程。结果表明:优化目标的合理选取对设计流程的成功实现十分重要,且针对集中质量的动态优化设计不会为整个设计流程的可靠性带来潜在的风险。

动机主轴瓦失效分析及解决方案

发动机轴瓦失效是常见的发动机故障之一,严重影响着发动机的正常工作。针对某发动机主轴瓦在拉缸试验后出现合金层咬粘、脱落等失效问题,通过对主轴瓦进行理论计算、金相检验和对比试验,得出了曲轴平衡块的设计缺陷是导致该主轴瓦失效的主要原因。最后,通过将曲轴的四平衡块改为八平衡块,较好地解决了发动机主轴瓦拉缸试验后合金层失效的问题。

直列发动机曲轴轴承负荷的计算

曲轴上平衡重的安装减小了曲轴所受的弯矩,但也影响了主轴承载荷的大小和分布。合理地布置平衡重的位置以使主轴承载荷的最大值达到最小,这是平衡重设计的又一问题。利用计算机仿真计算了某一直列六缸发动机一个工作循环中轴承载荷的大小及其变化规律,得出了其平衡重布置的合理位置。

直列4缸发动机曲轴平衡重优化

曲轴平衡性对轴承载荷、振动与噪声具有较大影响。基于轴承润滑理论,针对某直列4缸发动机曲轴不同平衡重配置方案,运用AVL EXCITE Designer建立不同曲轴模型,研究了不同平衡率对曲轴的载荷、润滑、扭振、强度等性能的影响。研究表明:在曲轴上设置平衡重可以有效地平衡发动机不平衡的离心力和离心力矩,改善轴承载荷;随着平衡率的增加,主轴承的最大载荷相应增大,但平均载荷相对减小;随着平衡率的增加,主轴承最大油膜压力呈现不规律的变化,但在平衡率最大时,最大油膜压力最小,曲轴润滑性能最好;曲轴加上平衡重后,固有频率减小;曲轴最小圆角应力安全系数随着平衡率的增加而减小。

曲轴平衡重连接优化设计研究

基于材料力学理论,以某船用大功率柴油机曲轴、平衡重及连接螺柱(螺母)为研究对象,结合曲轴超负荷运行条件及其材料特性,建立曲轴、平衡重及螺柱连接仿真分析模型。通过柴油机可靠性试验对该仿真模型进行验证。基于该模型,开展了曲轴-平衡重连接面接触应力影响因素分析,确定了影响接触面接触应力分布的主要因素,并形成优化方案。研究表明:曲轴-平衡重接触面应力分布主要受螺柱位置及螺柱预紧力的影响,螺柱远离中心面且螺柱预紧力越大,则接触面应力分布越均匀。该研究可为大功率柴油机曲轴平衡重设计提供一定的理论支撑。

曲轴加工中的车床配重计算

本文以偏心曲轴为例,介绍一种车床配重的计算方法,并对计算配重的一些注意事项进行了说明。

直列4缸汽油机曲轴结构优化设计与工程分析

本文以东安汽发某款汽油发动机曲轴结构优化为实例,在保证曲轴重量和平衡率不变的前提下,通过对曲轴平衡重布置方案及结构的优化,实现了降低了曲轴工作载荷,优化了曲轴载荷分布的效果。同时也分析了在相同平衡率的情况下,四平衡重和八平衡重两种平衡重布置方案对轴承油膜厚度、载荷的对比。

通用航空发动机曲轴配重翻修探讨

通用航空飞机大部分以活塞发动机为动力源泉,配重是多曲柄航空活塞发动机曲轴组件的重要部件之一,其主要功能是消除发动机运转时曲轴系的扭转振动。曲轴配重随发动机使用到规定时间后,必须对其进行翻修以保证能够正确发挥其功能。以某型航空活塞发动机曲轴配重为例,从技术资料、修理方法及验收检查等主要方面对曲轴配重的翻修进行了探讨,从而为建立起实用的曲轴配重翻修能力提供理论指导。

GE柴油机曲轴平衡块焊接工艺分析与研究

GE机车柴油机曲轴平衡块采用焊接方式连接。通过对GE曲轴平衡块解剖试验分析表明：GE曲轴平衡块焊接接头形式为K型对接接头；焊缝未采用全焊透形式；采用强度等级低于母材的焊接材料；采用多层多道焊和先焊中间焊缝再焊端部焊缝等焊接工艺；焊后的热处理工艺为正火处理。根据解剖试验分析结果和焊接工艺分析，进行了焊接试验，试验结果袁明，42CrMo与20。异种钢焊接接头力学性能不低于母材（20^#钢）指标，焊接质量可达到预期要求，为引进、消化、吸收GE柴油机曲轴的制造技术打下了基础。

敷料设计对曲轴模锻金属充填的影响

以三缸曲轴的模锻工艺为例,研究敷料设计对曲轴模锻成形中的金属流动规律的影响。建立了不同的敷料和连皮设计方案,通过数值模拟获得了曲轴平衡块的成形效果,并分析了敷料处的金属流动速度、成形载荷和模具应力。研究结果表明,设置敷料可以有效改善曲轴平衡块的充填效果,同时不会引起成形载荷和模具应力的大幅上升;敷料位置应靠近连杆颈而远离飞边桥以减少金属外流,敷料体积应根据平衡块的充填效果而定。

全纤维曲轴锻件曲柄臂平衡块安装面形状数值模拟

采用弯曲镦锻法锻造中高速柴油机曲轴时,曲轴锻件曲柄臂安装面极易出现塌角缺陷。针对平衡块安装面为平面类型的曲柄臂,以16V240曲轴为研究对象,设计了4种平衡块安装面形状的曲柄臂锻件,并采用有限元法模拟了16V240曲轴锻件4种方案的RR法镦锻成形过程。从镦锻过程金属坯料的流动速度和速度矢量方向两个方面讨论了4种平衡块安装面形状对曲柄臂锻件成形质量的影响,模拟结果表明,设计为收敛形状的平衡块安装面在锻造过程中能有效避免塌角缺陷。根据方案4的模拟结果优化设计了模具并进行了曲轴单拐的挤压实验,实验结果与数值模拟结果基本一致。