本文關(guān)鍵詞：輕型柴油機曲軸性能及斷裂失效分析

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【摘要】：曲軸作為核心零件之一,曲軸在工作中,不僅受到自身的離心慣性力作用,還受到由曲柄傳過來的氣體壓力。曲軸內(nèi)部會產(chǎn)生變化很快的拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)等交變應(yīng)力。由于曲軸本身結(jié)構(gòu)多為不對稱或反對稱結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)突然發(fā)生變化的部位如主軸頸圓角、曲柄銷圓角等處容易產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中現(xiàn)象。在這種情況下曲軸更加容易產(chǎn)生疲勞破壞。本文以KL曲軸為研究對象,分別對曲軸進行理化分析、疲勞實驗分析以及仿真分析。將實驗分析與仿真分析進行對比分析曲軸性能及斷裂時效原因。主要從以下幾個方面進行研究:1、用三維軟件SolidWorks對曲軸進行實體建模。以力學(xué)為基礎(chǔ)對曲軸機構(gòu)的力學(xué)特征進行了深入細(xì)致的研究。求解了曲軸在最大轉(zhuǎn)速條件下的受力情況,為有限元求解的加載提供了理論依據(jù)。2、對斷軸進行了理化分析,對曲軸化學(xué)成分,力學(xué)性能,宏微觀斷口,淬火檢測,以及曲軸的疲勞性能進行了試驗分析,并對該曲軸產(chǎn)品抽樣進行了彎曲與扭轉(zhuǎn)疲勞試驗,初步認(rèn)為疲勞失效是曲軸斷裂的主要原因。3、利用有限元分析軟件Workbench,先對曲軸進單拐行靜態(tài)應(yīng)力分析,選取較為合理的邊界條件后對該柴油機的曲軸進行整體的動態(tài)應(yīng)力分析得到了曲軸在動靜態(tài)情況下的應(yīng)力集中情況,與理化分析中力學(xué)性能進行對比,發(fā)現(xiàn)最大應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力,說明其設(shè)計合理。4、利用Workbench軟件提供的運動學(xué)模塊對曲軸行運動分析,分析曲軸的模態(tài)與疲勞。研究載荷對曲軸疲勞壽命的影響,得到過載是曲軸斷裂失效的主要原因。以上方法合理地分析曲軸性能問題,為同類產(chǎn)品的改進研究提供參考。
【關(guān)鍵詞】：曲軸 斷裂失效 疲勞試驗 理化分析 模態(tài)分析
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1.緒論9-14
• 1.1 課題來源及意義9-11
• 1.1.2 理論意義10-11
• 1.1.3 現(xiàn)實意義11
• 1.2 國內(nèi)外曲軸性能分析現(xiàn)狀概述11-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文研究目的及內(nèi)容13-14
• 1.3.1 課題來源及研究目的13
• 1.3.2 論文主要內(nèi)容13-14
• 2.曲軸理論分析14-22
• 2.1 曲軸靜態(tài)應(yīng)力分析基礎(chǔ)14-18
• 2.2 疲勞強度理論18-19
• 2.3 線性累計損傷理論19-20
• 2.4 曲軸結(jié)構(gòu)模態(tài)分析理論20-21
• 2.5 模態(tài)分析的思想與方法21-22
• 3.曲軸材料性能分析22-36
• 3.1 曲軸試驗研究22-26
• 3.1.1 曲軸結(jié)構(gòu)22-23
• 3.1.2 檢測與試驗設(shè)備23
• 3.1.3 試驗取樣部位23-25
• 3.1.4 試驗依據(jù)25
• 3.1.5 曲軸試樣的獲取原則25-26
• 3.2 化學(xué)成分分析26-27
• 3.2.1 曲軸材料化學(xué)成分分析方法26
• 3.2.2 化學(xué)成分分析結(jié)果26-27
• 3.3 性能檢測分析27-28
• 3.3.1 實驗準(zhǔn)備及實驗27-28
• 3.3.2 實驗結(jié)果分析28
• 3.4 宏觀斷口與微觀組織28-30
• 3.4.1 宏觀斷口29
• 3.4.2 微觀組織29-30
• 3.5 淬火檢測分析30-31
• 3.5.1 表面淬火30
• 3.5.2 實驗結(jié)果30-31
• 3.6 曲軸疲勞試驗分析31-35
• 3.6.1 激振法實驗原理31-32
• 3.6.2 實驗儀器32-33
• 3.6.3 疲勞試驗與試驗結(jié)果33-35
• 3.7 分析總結(jié)35-36
• 4.曲軸結(jié)構(gòu)有限元分析36-51
• 4.1 有限元模型的創(chuàng)建36-39
• 4.1.1 建模軟件介紹36-37
• 4.1.2 實體模型37-39
• 4.1.3 結(jié)構(gòu)尺寸與材料屬性39
• 4.2 單拐模型分析39-45
• 4.2.1 固定邊界條件分析40-41
• 4.2.2 位移邊界條件分析41-42
• 4.2.3 接觸邊界條件分析42-44
• 4.2.4 邊界條件的對比選擇44-45
• 4.3 整體曲軸瞬態(tài)應(yīng)力分析45-49
• 4.4 分析總結(jié)49-51
• 5.曲軸動力學(xué)分析51-71
• 5.1 曲軸模態(tài)分析51-61
• 5.1.1 整體曲軸結(jié)構(gòu)自由模態(tài)分析51-53
• 5.1.2 單拐曲軸結(jié)構(gòu)模態(tài)分析53-57
• 5.1.3 存在約束情況下的整體曲軸模態(tài)分析57-61
• 5.2 曲軸結(jié)構(gòu)疲勞分析61-69
• 5.2.1 整體曲軸軸軸向力情況下的疲勞分析61-65
• 5.2.2 整體曲軸受彎矩情況下的疲勞分析65-69
• 5.3 分析總結(jié)69-71
• 6.結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況75-76
• 致謝76-77
• 作者簡介77-78

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本文編號：649635