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1、曲轴课程设计说明书.四拐曲轴课程设计说明书院别：专业：班级：姓名：学号：指导教师：2012年1月16日/第1页目录前言31.四拐曲轴概略41.1四拐曲轴的构造特色41.2四拐曲轴工作状况41.3四拐曲轴设计要求51.4四拐曲轴的资料采纳52.四拐曲轴UG建模62.1建模步骤62.2建模形成图103.四拐曲轴ANSYS有限元剖析103.1倒入模型103.2资料选择113.3网格区分113.4施加拘束和载荷123.5求解结果操作133.6结论154.总结16参照文件16第2页引言曲轴是发动机里必不行少的零件。它的尺寸参数在很大程度上不单影响着发动机的整体尺寸和重量，并且也在很大程度上影响着发动机的
2、靠谱性与寿命。曲轴的破坏事故可能惹起发动机其余零件的严重破坏，在发动机的构造改良中，曲轴的改良也占有重要地位。跟着内燃机的发展与增强，曲轴的工作条件愈来愈恶劣了。所以，曲轴的强度和刚度问题就变得更为严重了。在设计曲轴时，一定正确选择曲轴的尺寸参数、构造型式、资料与工艺，以求获取经济最合理的成效所以，要求曲轴拥有足够的刚度和强度，拥有优秀的蒙受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑优秀。我们的课程设计主要研究的是四拐曲轴的有关动力性能及强度计算。我们运用所学的工程制图、机械制造基础、工程资料、UG建模、CAD/CAE/CAM技术与应用等课程，综合大学中所学的课程进行曲轴的剖析校核设计。经过研究曲轴的工作过
3、程以及加工工艺过程，以及曲轴的三维实体建模和ANSYS强度剖析计算，使我们理论联合实践，提升实质操作能力，增强自己的核心竞争力，在课程设计的过程中详细目标有以下几个：1、剖析曲轴工作环境，性能要求以及资料等；2、依据图纸进行三维实体建模；3、对模型进行有限元剖析；4、依占有限元剖析的结果进行强度剖析。第3页1. 四拐曲轴概略1.1四拐曲轴构造特色曲轴的作用是把活塞来去运动经过连杆转变成旋转运动，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其余协助装置，如电扇、水泵、发电机等。曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、均衡块、前端和后端等构成，如图1.1所示。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄构成了一个曲拐
4、，直列式发动机曲轴的曲拐数目等于气缸数，而V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。主轴颈是曲轴的支承部分，经过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不单与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连结部分，断面为椭圆形，为了均衡惯性力，曲柄处常常设置均衡重。均衡重用来均衡发动机不均衡的离心力矩及一部分来去惯性力，从课而保证了曲轴旋转的安稳性。曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连结部分，曲柄与主轴程颈的相连处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目与气缸数相等设而V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。计1.2曲轴工作状况曲轴，它是一根拐了几道弯的轴。曲拐数
5、取决于发动机有几个气缸以及它的摆列说方式，一根连杆连一个曲拐的，其曲拐数等于气缸数；两根连杆连一个曲拐的，其曲明拐数为气缸数的一半。曲轴要求耐冲击、耐磨，一般都用中碳钢或中碳合金钢锻造而书成，也实用球墨铸铁锻造成的曲轴。带飞轮的曲轴。位于转动中心的主轴颈，它借助坟轴瓦和曲轴箱相连。不在转动中心的轴颈叫连杆轴颈或曲柄销，它借助于连杆轴瓦和螺栓与连杆相连。因为曲轴要在高速下旋转，所以它需要不中断地用机油对磨擦表面加以润滑。所以在曲轴的主轴颈、连杆轴颈的曲轴本体内都钻有油道，以便机油能经过这些油道，润滑这些部位。因为曲轴的形状很不规则，转动起来就会晃动，专家称这类现象为不均衡。假如发动机工作时人造棉
6、其发展，不只会产生极大的噪声，并且机件的寿命也大大地缩短。造成不均衡的主要原由是曲轴旋转时产生了不规则的离心力和离心力矩，此外还有活塞来去运动的惯性力。关于气缸数不一样的发动机，这些力和力矩有的存在，有的不存在。所以需要依据详细的构造设置均衡块加以均衡。有的均衡块和曲轴制成一体，也实用螺栓固定在曲轴上的。第4页1.3曲轴的设计要求曲轴各轴颈在很高的比压下，以很大的相对速度在轴承中发生滑动摩擦。这些轴承在实质变工况运行条件下其实不总能保证液体摩擦，特别当润滑不干净时，轴颈表面遇到激烈的磨料磨损，使得曲轴的实质使用寿命大大降低。所以设计时，要使其各摩擦表面耐磨，各轴颈应拥有足够的承压面积同时赐予尽
7、可能好的工作条件。要求以下：1）拥有足够的疲惫强度，以保证曲轴工作靠谱。尽量减小应力集中，增强单薄环节；2）拥有足够的曲折和扭转刚度，使曲轴变形不致过大，免得恶化活塞连杆组及轴承的工作条件；3）轴颈就有优秀的耐磨性，保证曲轴和轴承有足够的寿命；4）曲柄的摆列应合理，以保证柴油机工作平均，曲轴均衡性优秀，以减少振动和主轴承最大负荷；5）资料选择适合，制造方便。1.4曲轴的资料采纳当前,国内广泛使用的曲轴资料主要有锻钢和球墨铸铁2类。锻钢资料一般为中碳钢和中碳低合金钢,如45钢、53钢、35CrMo、40Cr等。球墨铸铁曲轴牌号有QT600-3、QT700-2、QT800-2、QT900-2、QT
8、900-5。工业强国的球墨铸铁生产比重较大。在构造设计和加工工艺正确合理的条件下，主假如资料强度决定着曲轴的体积、重量和寿命。所以，一定依据内燃机的用途及增强强度，正确的采纳曲轴资料，在保证曲轴有足够强度的前提下，尽可能采纳一般资料。以铸代锻，以铁代钢。作为曲轴的材料，除了应拥有优秀的机械性能以外，还要求有高度的耐磨性，耐疲惫性和冲击韧性。同时也要使曲轴的加工简单和造价便宜。球墨铸铁比钢轻约10%,无残留应力,加工时产生的缺点少,并且球墨铸铁减振性、耐磨性、对缺口敏感性等优于锻钢。锻造曲轴与锻造曲轴对比,可使连杆轴径中空,减轻展转质量,且可减少轴拐角处的应力集中。球墨铸铁曲轴,特别是铸态球墨铸
9、铁曲轴,拥有生产工艺简单、能源耗费少、生产成本低、生产效率高等长处。所以，本次设计我们采纳球墨铸铁（详细参数见ANSYS剖析中的资料选择）。第5页2. 四拐曲轴UG建模UG软件是SiemensPLMSoftware企业推出的大型CAD/CAM交互式系统。在工业设计、产品设计、NC加工、模具设计等方面，UG都拥有操作简单、使用方便、可动向改正的特色。用UG创立的三维参数化零件模型，不只能够在屏幕上自由的翻转动向观察构造形体，更能够进行方便的动向改正和调整。我们采纳UG进行四拐曲轴的建模。2.1建模步骤1）创立固定基准平面。在平面上成立草图，拉伸2）成立草图，并按轨迹进行扫掠第6页几何体求差，面倒
10、圆。形成如图3）成立草图，并反向拉伸1mm，求差4）成立草图（圆），拉伸第7页5）创立固定基准面，沿基准面产生镜像体。连杆轴面倒圆6）成立草图，拉伸，镜像（对称形成）7）镜像，旋转，挪动以后形成第8页8）成立草图，拉伸（一边3个圆柱，另一边2圆柱）9）草图成立，选点打孔（此图螺纹孔、阶梯孔简化）细节图以下第9页2.2建模形成图3. 曲轴ANSYS有限元剖析ANSYS有限企业由JohnSwanson博士创立于1970年，该企业开发利用计算机技术进行工程剖析的软件。ANSYS有限元程序是ANSYS有限企业的主要产品。它开发初期是为了用于电力工业，此刻已能知足从汽车、电子到宇航、化学等大部分工业领域有限元剖析(FEA)的需要。ANSYS软件作为一个大型、通用的有限元程序，其功能已为全球所公认。ANSYS是迄今为止世界范围内独一经过IS09
