[发明专利]往复式压缩机曲轴可靠性优化设计方法

权利要求书

1.一种往复式压缩机曲轴可靠性优化设计方法，其特征在于包括以下步骤：

1）、通过曲轴及压缩机原始参数，在SolidWorks软件上建立曲轴的三维实体模型；

2）、在SolidWorks软件上对曲轴三维实体模型进行网格划分，生成有限元模型；

3）、根据曲轴在不同转角时的受力状态数据，获得在离散工况下的曲轴受力数值，通过有限元计算各离散工况下曲轴的应力应变分布；

4）、根据曲轴的各离散工况中的应力峰值，确定曲轴的危险工况和危险节点；

5）、获得危险节点于各离散工况下的应力数值；

6）、根据5）步骤中获得的应力数值，针对各危险节点进行疲劳强度校核，如强度不满足，返回至步骤1），重新进行曲轴结构及尺寸优化；如满足，即进入下一步骤；

7）、进行曲轴的有限元模态分析，获得该曲轴的固有振型和固有频率；判定其激振力频率和其固有频率间是否存在共振；如是，则返回至步骤1），重新进行曲轴结构及尺寸改变和优化，如否，即该曲轴的工作可靠性设计满足要求。

2.根据权利要求1所述的往复式压缩机曲轴可靠性优化设计方法，其特征在于：步骤3）中，离散工况下的曲轴受力数值，以曲轴的每10°转角为间隔获取。

3.根据权利要求1或2所述的往复式压缩机曲轴可靠性优化设计方法，其特征在于：步骤4）中，确定曲轴的危险工况后，利用SolidWorks软件获得曲轴在该危险工况下的静强度安全系数云图，判断曲轴的静强度是否满足设计和运行工况要求。

4.根据权利要求1或2所述的往复式压缩机曲轴可靠性优化设计方法，其特征在于：在步骤7）完成后，进行曲轴在不同圆角结构、圆角尺寸参数和曲柄厚度下的应力水平计算，并建立数据对比表，获得曲轴的最优化圆角结构、圆角尺寸参数和曲柄厚度数值。

5.根据权利要求1或2所述的往复式压缩机曲轴可靠性优化设计方法，其特征在于：步骤2）中，曲轴三维实体模型上轴颈圆角处网格的单元长度小于曲轴其他区域网格的单元长度。

6.根据权利要求1或2所述的往复式压缩机曲轴可靠性优化设计方法，其特征在于：所述危险节点取自曲轴的各轴颈与曲柄的过渡圆角处。

7.根据权利要求1或2所述的往复式压缩机曲轴可靠性优化设计方法，其特征在于：步骤6）中，疲劳强度校核公式采用下式：

nσ=σ-1σakσϵσβ+σmψσ≥[n]]]>

其中k_σ为圆角处的应力集中系数；

β为表面加工系数，它表明不同加工方法和工艺措施对曲轴圆角部位疲劳强度的影响；

ε_σ为尺寸系数；

ψ_σ为材料对应力循环不对称的敏感系数；

σ_a为应力的变化幅；

σ_m为应力的平均值；

[n]为曲轴的许用安全系数。