[发明专利]一种基于有限元的曲轴应力分析方法

权利要求书

1.一种基于有限元的曲轴应力分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A建立曲轴三维模型；

采用SolidWorks建立曲轴三维模型，然后将曲轴三维模型导入AnsysWorkbench中进行定义材料和网格划分；采用SolidWorks建立曲轴三维模型的具体过程为：

以右视图为基准面，建立曲柄臂及平衡重草图；拉伸曲柄臂；平衡重底部倒角，曲柄臂上部曲面以三角形沿圆弧扫描切除的形式画出并镜像；分别以曲柄臂两面为基准面，画出凸台、二分之一长度连杆轴径和凸台、二分之一主轴颈；将已画好模型镜像复制，同样以画出辅助三角形沿R130曲线扫描切除切出一半曲面后再镜像的方式画出右端曲柄臂与平衡重的分界面；倒角、画润滑油道；得到带油孔单拐模型；

将模型简化成不带油孔单拐模型，此模型为曲轴单拐简化模型；

用装配的方式把四个曲柄及自由端、功率输出端装配成完整曲轴，此模型为曲轴整体模型；

步骤B分别以曲轴带油孔单拐模型、曲轴单拐简化模型和曲轴整体模型作为静力学分析模型，对曲轴进行静力学分析；

所述步骤B中对曲轴带油孔单拐模型、曲轴单拐简化模型和曲轴整体模型分别进行承受最大压力及最大拉力两个工况求解与分析；分析后进行静态强度安全系数校核与疲劳安全系数校核；

步骤C对比分析上述三种模型，选择最优模型，最优模型为曲轴整体模型；

步骤D对曲轴进行动力学分析；所述步骤D中动力学分析包括模态分析，分析曲轴的自由模态；

步骤E进行曲轴模态试验，检验分析结果；

步骤F优化曲轴，并进行优化后曲轴静力学分析及动力学分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于有限元的曲轴应力分析方法，其特征在于，定义曲轴材料为球墨铸铁，弹性模量为173GPa，泊松比为0.3，密度为7.3g/cm³。

3.根据权利要求1所述的一种基于有限元的曲轴应力分析方法，其特征在于，计算发动机基频，对比发动机基频与曲轴频率，判断模态分析是否合格。

4.根据权利要求1所述的一种基于有限元的曲轴应力分析方法，其特征在于，所述步骤E中采用曲轴整体模型作为曲轴试验模态模型。

5.根据权利要求1所述的一种基于有限元的曲轴应力分析方法，其特征在于，所述步骤E中采用内积相关度原理验证模态分析结果。

6.根据权利要求1所述的一种基于有限元的曲轴应力分析方法，其特征在于，所述步骤F中，优化曲轴包括对曲轴主轴颈与曲柄臂过渡圆角的优化。