YD4A高强化国Ⅲ柴油机曲轴强度分析

【摘要】： 随着国际原油价格的攀升,国内皮卡、轻客等车型柴油化的需求相当迫切。扬动公司为争取此类产品市场,开发了新的高强化、国Ⅲ排放的YD4A-C3轻型车用柴油机,该机各项强化指标较原机型大幅度提高,整机及曲轴所受机械负荷亦成比例增加,曲轴的可靠性面临着严峻考验。为了降低成本,该型柴油机曲轴采用球墨铸铁材料并对轴颈圆角进行滚压强化处理。由于曲轴的强度在很大程度上决定了柴油机的可靠性,因此本文对该柴油机曲轴的强度展开了研究,以论证该机型曲轴能否在维持较低制造成本的基础上确保安全可靠地运转。 本文在广泛阅读国内外文献的基础上,研究和比较了目前的各种曲轴强度分析方法。针对企业的产品开发计划和研究工作条件,确定以AVL公司的轴系动力学分析软件Bricks为主,辅以有限元分析的方法。论文首先对曲轴结构进行设计,建立了三维CAD模型。将CAD模型导入有限元软件,计算求取准确的曲拐刚度及圆角应力集中系数,用于后续扭振及强度分析。通过扭振分析选定了合适的橡胶扭振减震器以改善轴系扭振特性,通过疲劳强度试验和计算得到了曲轴各圆角部位的安全系数,藉此判断曲轴在高强化后是否会产生疲劳破坏,并进行柴油机整机耐久试验以验证曲轴的可靠性。结果表明,通过对低成本的球墨铸铁曲轴采用表面强化工艺处理,能够大幅度提高其强度,解决整机高强化带来的曲轴可靠性问题。