文章编号：10062971(2013)01-001706
设计研究
基于响应面的压缩机曲轴最大应力近似模型研究王啸，郑建荣，崔立
（华东理工大学机械与动力工程学院，上海200237）
摘要：传统的通过曲轴截面系数并运用经验公式对曲轴强度进行校核的方法已经无法满足现代压缩机高可靠度、低重量以及成本的设计要求。本文分析传统曲轴强度计算方法的不足，研究开发了压缩机曲轴有限元参数化建模仿真系统，并在此
基础上基于响应面方法提出了曲轴强度新的计算方法。关键调：曲轴强度；有限元；参数化建模；响应面
中图分类号：TH45；TH123
文献标志码：A
ResearchonCompressorCrankshaftMaximumStressApproximateModelBasedonRe-sponseSurfaceTheory
WANG Xiao,ZHENG Jian-rong,CUI Li
(School of Mechanical and Power Engineering, East China University of Science and Technology , Shanghai 200237, China)
Abstract:The traditional method for strength calculation of crankshaft by using empirical formula and the section factor of the crankshaft can't meet the designing requirement of modem compressor with high reliability,low weight and cost.This paper has ana lyzed the shortcomings of the traditional calculation method for crankshaft strength and developed a parameterized modeling and infi-nite element simulation system for compressor crankshaft,on the basis of which,a new strength calculation method of crankshaft is proposed using response surface theory.
Key words: strength of crankshaft; infinite element; parameterized modeling; response surface theory
1引言
往复压缩机经过热力设计以及动力设计后，基于动力计算的结果需要对其曲轴进行强度校核，以确定在压缩机正常工作情况下曲轴的强度是否符合要求。
传统的曲轴强度计算方法是根据材料力学中的强度理论，对曲轴进行相应的简化，计算出曲轴在外加载荷作用下，危险截面产生的应力，但用传统的力学方法计算曲轴强度时，考虑到曲轴结构的复杂性，在计算时对其做了较大的简化，使得计算的准确性降低。在实际的曲轴强度校核中为了弥补简化造成的误差，增加压缩机工作过
收稿日期：2012-05-16
基金项自：中央高校基本科研业务费专项资金资助；国家自然科学基
金(50905061)；中国博士后科学基金资助(2011M500554)。
2013年01期（总第237期）
程中曲轴的安全性，通常将增加安全系数，但这种方法将会造成压缩机生产成本的提高，从而降低压缩机生产企业的市场竞争力闫。
另外一种曲轴强度计算方法是有限元仿真算法，传统的曲轴有限元分析，国内外多采用单拐或1/2单拐模型，但这种方法还不能反映曲轴整体内部应力场的分布状态，有些学者也采用连续梁理论对曲轴进行分析计算，但把像曲轴这样复杂的结构简化成连续梁，计算结果是不准确的。因此，为了较为准确的了解曲轴内部的应力状况，较为可靠的计算曲轴强度，应采用曲轴三维整体模型，对曲轴进行静强度和刚度的有限元分析及校核[2-3。图1是三维曲轴模型有限元仿真分析的总流程。但是，这种方法也有其弊端，对于校核人员来说需要熟练掌握三维CAD建模方法以及有
压缘机技术17 Campresson