曲轴扭振分析CAE方法改进与探讨

发布时间：2024-03-21 18:58

　　轴系扭振分析是发动机及其附件设计制造中的重要环节,工程上多采用一维集总参数法,但其计算准确性始终存疑,半拐刚度的计算精度和一维模型的置信度是发动机曲轴系扭振CAE分析的关键。对比分析了几种半拐刚度计算方法的优缺点及准确度,以某发动机曲轴系为研究对象,建立了有效的半拐刚度有限元模型,并分析了实际扭转中心的位置及其对刚度计算的影响,在此基础上,总结了一种较准确的半拐刚度计算方法。运用三维有限元法得到的轴系扭振固有特性结果来校核评估了半拐刚度计算和集总参数模型的准确性,最后在发动机台架上进行了轴系扭振试验。结果表明,基于实际扭转中心的有限元刚度计算方法具有较高的准确性,基于三维校核的集总参数法的计算结果和台架实验结果具有良好的一致性,为工程应用提供了很好的参考。

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【部分图文】：

图1单位曲拐图

其他的经验公式还包括西马连科（Zimanenko）公式、克·威尔逊（KerWilson）公式、中国船级社推荐公式等，这些公式都具有不同的适用范围，曲柄上的油孔结构、曲柄臂复杂的几何边界等因素对计算结果也具有一定的影响，若要在工程上采用公式法进行半拐刚度的计算，则需要进行广泛的修....

图2半拐模型

所提出的计算方法同样基于有限元法。创建半拐三维模型（包含半个主轴颈、半个曲柄销、一个曲柄臂结构）并进行适当简化处理，得到半拐模型如图2所示。采用ansys软件建立有限元模型，由于半拐模型表面具有较复杂的曲面边界，选用solid187二阶四面体单元划分网格。半拐的材料参数为：弹性模....

图3边界条件的施加

实际扭转中心的提取是计算扭转半径的关键，也是正确求解扭转刚度的基础。文献[7-8]中在计算相对扭转角时将主轴颈轴线作为扭转中心。理论上，扭转中心是零变形点，以主轴颈轴线施加扭矩其扭转中心应该位于该轴线上，但实际上曲轴是个弹性体，再加上各部分的相互约束作用，会导致扭转中心发生偏移，....

图4半拐扭转轴线示意图

图3边界条件的施加图5半拐位移云图

本文编号：3934003