【正文】 細(xì)敘述。 1 2 3 4 5 6圖2 曲軸基本結(jié)構(gòu)1前端軸 2主軸頸 3平衡重 4曲柄 5連桿軸頸 6后凸緣盤本文所研究曲軸為某直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)整體式曲軸，含有5個(gè)主軸頸，4個(gè)連桿軸頸、曲柄和平衡重。Workbench中可以直接劃分網(wǎng)格（Direct Meshing）。因此對于此網(wǎng)格劃分，需要進(jìn)一步調(diào)整，使其連接處網(wǎng)格質(zhì)量提高。由發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)計(jì)算得，在點(diǎn)火上止點(diǎn)附近，由于爆發(fā)壓力與活塞和連桿慣性的作用使得連桿軸頸受最大載荷。常用于塑性材料的理論是最大等效應(yīng)力和最大剪切應(yīng)力。對于2缸連桿軸頸與曲柄進(jìn)行局部加密，單元尺寸調(diào)整至最大6mm，加密后如圖24所示?？傮w網(wǎng)格質(zhì)量良好，滿足模態(tài)分析要求。該發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為1800 r/min時(shí)，基頻為60Hz，遠(yuǎn)低于最低固有頻率，避開了共振頻率。計(jì)算獲取各階固頻率和觀察振型變形圖，為曲軸避免共振設(shè)計(jì)提供參考。其中，位于2缸連桿軸頸與曲柄的連接處。由于曲軸在實(shí)際工作中，變形量極小，因此可采用此種約束。當(dāng)4缸分別點(diǎn)火時(shí)活塞和曲軸位置示意如圖10所示。Skewness基于歸一化的角誤差，適用于所有的面和單元形狀，也適用于所有棱柱和棱錐，是最基本的網(wǎng)格質(zhì)量檢查項(xiàng)，其值位于0與1之間，0最好，1最差。圖5 曲軸材料參數(shù)有限元網(wǎng)格劃分是將整體模型結(jié)構(gòu)離散化,是數(shù)值分析的前提，也是至關(guān)重要的一步，它直接影響著后續(xù)數(shù)值計(jì)算分析結(jié)果的精確性。這些扭轉(zhuǎn)力矩和大小、方向不斷變化的彎曲力，在曲軸內(nèi)產(chǎn)生交變的彎曲及切應(yīng)力，使曲軸發(fā)生疲勞破壞?，F(xiàn)給出曲軸結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計(jì)尺寸如表1?，F(xiàn)設(shè)置全局網(wǎng)格具體參數(shù)見表3，如圖6所示。因此，此次采用全四面體網(wǎng)格劃分方法，如圖10所示，最大單元尺寸為10mm。其徑向分量將根據(jù)投影面積來分布壓力載荷，軸向載荷分量沿著圓周均勻分布。 圖16 等效應(yīng)力圖 圖17 總變形量圖 2缸點(diǎn)火結(jié)果分析2缸點(diǎn)火時(shí)，曲軸的等效應(yīng)力圖和總變形量圖分別如圖119所示。%。對于機(jī)械結(jié)構(gòu)的共振問題，一般關(guān)心較低階次的頻率，且由于曲軸自由模態(tài)分析的前6階頻率僅反映剛體振動(dòng)，因此共取12階模態(tài)進(jìn)行分析，設(shè)置如圖28所示。圖29 曲軸12階自由模態(tài)頻率圖由于曲軸的前6階自由模態(tài)頻率接近于零，為剛體模態(tài)，對于本次分析意義不大，因此將后6階模態(tài)頻率求解結(jié)果列入表7。根據(jù)材料屬性可得，QT800的屈服強(qiáng)度為480MPa，塑性較好，本文取安全系數(shù)為2，因此，該曲軸強(qiáng)度校核合格。位于連桿軸頸與平衡重的邊緣處。對于不同氣缸點(diǎn)火，對應(yīng)有不同的連桿軸頸載荷條件，圖13為1缸點(diǎn)火連桿軸頸示意圖。圖11 更改后曲軸網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分質(zhì)量分布如圖12所示，整體網(wǎng)格質(zhì)量較之前明顯改善，且網(wǎng)格質(zhì)量較差處位于后凸緣盤邊緣位置，此處不承受載荷，對后處理結(jié)果影響基本可以忽略。為了整體較好的網(wǎng)格劃分結(jié)果，需要對整個(gè)模型進(jìn)行分割，不同部分進(jìn)行不同方法劃分網(wǎng)格。圖3 平衡重設(shè)計(jì)尺寸考慮到在ANSYS中直接進(jìn)行曲軸建模的復(fù)雜性，本文通過SolidWorks建立三維幾何模型，并與ANSYS Workbench無縫連接，進(jìn)行有限元分析。其造價(jià)約占一臺發(fā)動(dòng)機(jī)總價(jià)的20%30%，它的使用壽命決定發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。表2列出了QT800的材料