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作者：

王小龙

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摘要：

作为汽车核心部件的发动机,其每一个零部件的设计水平,制造技术对产品质量至关重要. 本课题在研制某发动机曲轴时,运用了有限元分析技术.重点对曲轴的三维结构进行设计,为分析曲轴在高速运转过程中的受力变化情况,开展了发动机曲柄连杆机构的动力学建模,利用AMESim仿真软件,建立了燃烧模型,发动机参数模型,曲柄连杆机构模型,配气机构模型,进气系统模型,EGR废气再循环模型,涡轮增压模型,模拟发动机实际运行工况下发动机的气缸压力,发动机主动转矩,运用仿真结果,利用有限元软件ADINA对曲轴各个曲柄销的受力情况按照气缸工作顺序进行载荷瞬态加载求解,分析仿真结果,曲轴的应力应变情况在设计允许的范围内,在发动机容许的最高转速下,发动机运行良好,开展了基于单曲拐的曲轴优化工作,减少曲柄销最大应力,有助于发动机综合性能提升.通过计算曲轴模态,避开曲轴共振频率,在加工工艺设计中,可以指导加工过程中设备的选型和设备加工过程中振动的控制,避免整个加工过程振动过大或切削加工过程进给量过大造成曲轴加工精度的降低. 为缩短整个发动机研发制造周期,运用SE同步工程技术,在发动机各个系统,机构设计的同时,同步开展加工工艺设计,夹具设计,零件装配工艺验证设计.相比传统设计方法,从设计,加工试制,零部件优化设计,再试制,明显缩短了开发周期,减少了不必要的试制模具开发成本,有利于快速提升产能,质量稳定可靠.因此,在曲轴制造工艺技术开发过程中,根据零件技术要求,综合选定毛坯种类,通过查阅机械设计,夹具设计手册,工艺图表,设计标准等资料,确定曲轴加工工艺流程,关键工序,质量控制点,尺寸及公差大小,最终设计出工艺卡片,车削,磨削夹具. 设计完成的曲轴工程图,严格执行工艺文件开展曲轴样件试制,对连杆轴颈,主轴颈,曲柄销圆角等关键尺寸进行检验,合格曲轴开展台架试验验证,按照QC/T637-2000《汽车发动机曲轴弯曲疲劳试验方法》,计算曲轴名义弯矩,疲劳强度极限,安全系数,试验结果表明曲轴强度达到设计要求;按照GB/T19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》在发动机台架上完成了整机1000小时混合负荷试验,300小时冷热冲击试验,验证了发动机冷却系统,曲柄连杆机构,配气机构等的综合可靠性,结果表明该型曲轴设计参数和加工制造工艺的正确性.

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关键词：

汽车发动机 曲轴加工 模态振型分析 台架试验

学位级别：

硕士

学位年度：

2017