第34卷(2012)第5期结构与可靠性
柴油机 Diesel Engine
水平对置柴油机曲轴动应力及疲劳分析
马胜利，葛玉霞，王红丽，刘广丰
（中国北方发动机研究所，河北廊坊065000）
Vol. 34(2012) No. 5
摘要：现代发动机设计对功率密度提出更严酷的要求。在水平对置荣油机设计过程中，针对曲柄连杆机构的特殊结构形式，采用计算机辅助工程设计技术，利用运动学和动力学分新结果，基于Abaqus软件进行有限元动应力计算；分析不同时刻发动机的应力分布状况，同时根据所计算出的动应力谱进行疲劳分析，为曲轴优化设计提供重要依据。
关键词：水平对置荣油机；曲轴；有限元；动应力；疲劳中图分类号：TK423.4*3
文献标识码：A文章编号：1001-4357(2012)05-0027-06
The FatigueandDynamicStress Analysis of DoubleOpposedDieselEngineCrankshaft
Ma Shengli, Ge Yuxia, Wang Hongli, Liu Guangfeng(China North Engine Research Institute, Hebei Langfang 065000)
Abstract: The development of moderm power has more rigorous requirements on power density of engine. In the design of the double-opposed diesel engine, considering the special structure of crank train, CAE technology was adopted and with the kinematic and dynamic analysis results, using Abaqus software to carry out FEM dynamic stress calculation, the stress distribution at different time was studied. Moreover, saeaeseeneseee tant reference for the optimum design of crankshafts.
Keywords: double-opposed diesel engine; crankshaft; FEM; dynamic stress; fatigue
0引言
现代动力装备发展要求动力源功率高、体积小，而采用二冲程原理、提高转速等措施是实现功率密度提升的重要手段之一。新型水平对置二冲程柴油机的曲柄连杆机构为全平衡运动机构，同样的曲轴转速下活塞平均速度相对较小，可以使柴油机转速成倍提高，原理上功率密度相应成倍增加；具有结构简单，工作平稳，噪声小等特点，在功率密度方面具有进一步改善的潜力。
计算机辅助工程设计（CAE)技术是现代设计中普遍采用的方法，用于发动机研制计划的整个设计阶段。多体系统分析用于了解运转发动机的运动
学和动力学特性，计算得出的负荷用于有限元分析，可以有效提高边界输出条件的准确性，为预测发动机部件的变形、应力和纵向挠曲提供重要手段，并用于疲劳安全系数的计算。
本文针对水平对置柴油机曲轴的特殊结构，利
用Adams动力学分析结果，充分发挥有限元软件 Abaqus在结构应力计算方面的优势，对曲轴进行动应力分析，获得曲轴结构在不同时刻的内部应力分布状态，进行曲轴强度校核，同时根据所获得的动应力谱进行疲劳分析，为优化设计提供重要依据。
水平对置柴油机曲轴特性
曲轴系是水平对置二冲程柴油机的核心部件。
收稿日期：2012-02-09；修回日期：2012-05-02
作者篇介：马胜利（1981-），男，工程师，主要研究方向为案油机运动系统结构设计，E-mail；maasl@126.com