軸系扭振分析是發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件設(shè)計(jì)制造中的重要環(huán)節(jié),工程上多采用一維集總參數(shù)法,但其計(jì)算準(zhǔn)確性始終存疑,半拐剛度的計(jì)算精度和一維模型的置信度是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸系扭振CAE分析的關(guān)鍵。對(duì)比分析了幾種半拐剛度計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)及準(zhǔn)確度,以某發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸系為研究對(duì)象,建立了有效的半拐剛度有限元模型,并分析了實(shí)際扭轉(zhuǎn)中心的位置及其對(duì)剛度計(jì)算的影響,在此基礎(chǔ)上,總結(jié)了一種較準(zhǔn)確的半拐剛度計(jì)算方法。運(yùn)用三維有限元法得到的軸系扭振固有特性結(jié)果來校核評(píng)估了半拐剛度計(jì)算和集總參數(shù)模型的準(zhǔn)確性,最后在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行了軸系扭振試驗(yàn)。結(jié)果表明,基于實(shí)際扭轉(zhuǎn)中心的有限元?jiǎng)偠扔?jì)算方法具有較高的準(zhǔn)確性,基于三維校核的集總參數(shù)法的計(jì)算結(jié)果和臺(tái)架實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有良好的一致性,為工程應(yīng)用提供了很好的參考。

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圖1單位曲拐?qǐng)D

其他的經(jīng)驗(yàn)公式還包括西馬連科（Zimanenko）公式、克·威爾遜（KerWilson）公式、中國船級(jí)社推薦公式等，這些公式都具有不同的適用范圍，曲柄上的油孔結(jié)構(gòu)、曲柄臂復(fù)雜的幾何邊界等因素對(duì)計(jì)算結(jié)果也具有一定的影響，若要在工程上采用公式法進(jìn)行半拐剛度的計(jì)算，則需要進(jìn)行廣泛的修....

圖2半拐模型

所提出的計(jì)算方法同樣基于有限元法。創(chuàng)建半拐三維模型（包含半個(gè)主軸頸、半個(gè)曲柄銷、一個(gè)曲柄臂結(jié)構(gòu)）并進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化處理，得到半拐模型如圖2所示。采用ansys軟件建立有限元模型，由于半拐模型表面具有較復(fù)雜的曲面邊界，選用solid187二階四面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格。半拐的材料參數(shù)為：彈性模....

圖3邊界條件的施加

實(shí)際扭轉(zhuǎn)中心的提取是計(jì)算扭轉(zhuǎn)半徑的關(guān)鍵，也是正確求解扭轉(zhuǎn)剛度的基礎(chǔ)。文獻(xiàn)[7-8]中在計(jì)算相對(duì)扭轉(zhuǎn)角時(shí)將主軸頸軸線作為扭轉(zhuǎn)中心。理論上，扭轉(zhuǎn)中心是零變形點(diǎn)，以主軸頸軸線施加扭矩其扭轉(zhuǎn)中心應(yīng)該位于該軸線上，但實(shí)際上曲軸是個(gè)彈性體，再加上各部分的相互約束作用，會(huì)導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏移，....

圖4半拐扭轉(zhuǎn)軸線示意圖

圖3邊界條件的施加圖5半拐位移云圖

本文編號(hào)：3934003