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原文传递船用柴油机曲轴强度计算分析

论文题名：	船用柴油机曲轴强度计算分析
关键词：	船用柴油机;曲轴强度;应力分布;疲劳性能
摘要：	曲轴作为柴油机最重要的运动部件之一，具有造价昂贵、结构复杂、加工困难以及受力复杂多变、工作环境恶劣等特点，其可靠性和寿命很大程度上决定了柴油机工作的可靠性及使用寿命。　　本文应用国际船级社协会推荐的曲轴强度计算方法计算了某型柴油机曲轴主轴颈圆角和曲柄销圆角处的应力和疲劳安全系数。应用有限元仿真法对该曲轴进行了静态应力分析。建立了曲轴单位曲柄和主轴承三维实体组装模型，应用 Ansys-Workbench软件，对曲轴进行了静态应力分析。考虑了主轴承和曲轴的接触关系和变形问题，采用柔体-柔体绑定接触算法，分析了曲轴在压缩在上止点和排气下止点位置处的应力和应变分布规律以及安全系数，并与国际船级社协会计算方法的结果进行了对比分析。计算分析了不同曲臂尺寸和主轴颈圆角半径的曲轴应力分布情况，研究了曲轴尺寸和主轴颈圆角半径对该曲轴强度的影响规律。　　在上述工作的基础上，应用Ansys-Workbench软件对曲柄连杆机构进行瞬态动力学分析。建立了曲柄连杆机构的计算模型，将气缸内的压力曲线以载荷步的形式加载到活塞顶面上，分析了曲轴在一个工作循环下的应力和应变分布情况，并将压缩上止点和缸内气体爆发压力时刻曲轴的应力分布情况和曲轴静态仿真结果作对比分析，并采用非对称循环下构件的疲劳强度计算法对曲轴进行疲劳强度校核。　　最后利用多体动力学分析软件对曲轴轴系进行多体动力学分析，计算了一个工作循环内的曲轴的振动和转速波动以及曲臂受力情况。计算结果显示该曲轴在实际工作中运转平稳，各曲柄臂受力均匀，且具有足够的疲劳强度和刚度，满足设计要求。
作者：	李保儒
专业：	动力机械及工程
导师：	李晓波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文