原文传递
4K2发动机球墨铸铁曲轴性能分析与试验研究
| 论文题名： | 4K2发动机球墨铸铁曲轴性能分析与试验研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;球墨铸铁;曲轴结构;动力学;仿真分析;生命周期 |
| 摘要： | 汽油汽车核心的部件是发动机，为汽车行驶提供动力。曲轴作为发动机动力核心零件，在承受由气缸发生、连杆传导激振力的同时将其输出为转矩，驱动发动机其他相关零件进行工作。曲轴的材料对发动机的使用性能和寿命有直接影响，所以在发动机设计中，需要保证曲轴在汽车发动机的全生命周期内不允许有裂纹等质量问题发生。同时，在保证制造质量情况下，如何从设计上节省成本，也是设计过程需要考虑的目标。使用球墨铸铁曲轴代替合金钢曲轴，在保证使用性能的前提下，可以节约成本1/3～1/2，从而达到降本增效目的。 发动机曲轴系是指发动机运转过程中，同曲轴连接运动相互影响的零部件，主要包括曲轴、连杆、飞轮、曲轴减震皮带轮等。发动机曲轴结构设计和加工工艺经过实际装机和使用验证证明正确合理时，材料的改变会对曲轴的重量、刚度、转动惯量等参数造成影响。在曲轴动力学分析过程中，重量、刚度、转动惯量等参数的改变会造成轴承受力、扭振和强度的变化。由于曲轴系运动及受力分析复杂，考虑到计算机运算能力，只能对曲轴整体做一维仿真分析，之后对曲轴进行三维仿真分析得到局部位置准确结论。 本文中通过一维仿真软件AVLEXCITEDESIGNER进行计算，得出曲轴系扭振、曲轴轴承满足设计要求，曲轴圆角疲劳强度不符合设计要求。通过三维仿真软件AVLEXCITEPU建立三维仿真模型，同时结合FEMFAT疲劳分析软件联合计算，确定曲轴圆角疲劳强度不符合设计要求的精准位置，以及曲轴圆角疲劳强度准确参数。针对曲轴圆角疲劳强度计算结果，提出改善方案，并将改善后结果用软件进行再次仿真验证。经过论证使用曲轴圆角沉割滚压工艺提高曲轴疲劳强度，得到满足设计要求的结果。发动机球墨铸铁曲轴设计完成后，通过进行曲轴弯曲疲劳实验验证和发动机综合耐久试验，验证球墨铸铁曲轴疲劳强度是否满足设计要求和实际装机使用需要。 本文旨在解决汽车发动机使用球墨铸铁曲轴替代合金钢曲轴，设计过程及验证流程需要注意和解决的实际问题，指导发动机零部件设计制造过程及实际应用流程的工程问题，同时验证本论文关于球墨铸铁曲轴替代合金钢曲轴设计及使用过程的合理性。 |
| 作者： | 刘正宇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 赵继俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
检索历史
应用推荐
