周素榮

摘 要：汽車作為我們的代步工具這幾年使用得非常多，但是汽車在使用過程中會(huì)產(chǎn)生很多故障，比如汽油機(jī)曲軸的損壞等，維修非常麻煩，價(jià)格昂貴，而且極易損壞。因此這樣的作業(yè)環(huán)境迫使我們尋求更加高效的曲軸結(jié)構(gòu)，本次對(duì)JM491Q汽油機(jī)曲軸進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析。

關(guān)鍵詞：曲軸;汽油機(jī);有限元分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.018

1 JM491Q汽油機(jī)的工作過程計(jì)算

JM491Q汽油機(jī)主要采用分組式多點(diǎn)燃油噴射、閉環(huán)控制系統(tǒng)的改進(jìn)型。其控制系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況和環(huán)境精確地控制點(diǎn)火時(shí)間和供油量，具有更好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，排氣系統(tǒng)加裝三元催化凈化器后，整車的排放指標(biāo)滿足EUR02（歐洲2號(hào)）排放標(biāo)準(zhǔn)的要求[1]。

2 JM491Q汽油機(jī)動(dòng)力學(xué)分析

發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由氣缸、活塞銷、曲軸中心線全在一個(gè)平面內(nèi)時(shí)，我們把它稱作平面中心連桿機(jī)構(gòu)。通過連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)。

曲柄轉(zhuǎn)角α是從氣缸中心線順著曲柄運(yùn)動(dòng)方向量度的。當(dāng)α=0時(shí)，圖中A和B點(diǎn)表示活塞和曲柄銷在上止點(diǎn)位置;當(dāng)α=1800時(shí)，活塞和曲柄銷位于下止點(diǎn)位置（A及B點(diǎn)）。

2.1 活塞位移

3 曲軸有限元分析

為了保證該產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新能力以及更好的推廣并且保持用戶效率的系統(tǒng)，ANSYS以可通過快捷鍵來進(jìn)行仿真分析，同時(shí)大大的增加了仿真分析的效率。

ANSYS軟件開發(fā)解決方案是完全從ANSYS/CAM工程數(shù)據(jù)和過程管理的功能中得到的。ANSYS的使用可以從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)編輯器里看到其實(shí)際操作過程的編碼，并且能夠得到更多的數(shù)據(jù)，為使用者提供了一個(gè)更加強(qiáng)大和易于操作的功能。通過CAM系統(tǒng)管理工具可以很容易的把所有數(shù)據(jù)進(jìn)行緊密的連接，連接之后變成一個(gè)統(tǒng)一的整體，能夠?qū)崿F(xiàn)同步操作，構(gòu)成了一個(gè)協(xié)調(diào)的捆綁式操作流程，更加方便使用者。ANSYS可用于管理開發(fā)環(huán)境，使其性能更加強(qiáng)大可以得到更多客戶的青睞。

首先把SolidWorks軟件的曲軸模型保存為.xt格式，打開ANSYS選擇文件中的導(dǎo)入模型并且把格式選擇為xt格式，而且SolidWorks在保存為xt格式時(shí)不能帶有漢字，不然導(dǎo)入ANSYS軟件會(huì)出錯(cuò)，把模型導(dǎo)入后首先把曲軸的材料建好，再進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，以及建立約束條件等步驟，最后進(jìn)行仿真。

本次設(shè)計(jì)曲軸結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可以通過模態(tài)分析來確定該結(jié)構(gòu)在共振的參數(shù)是多少，在結(jié)構(gòu)上給與其設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。

對(duì)曲軸進(jìn)行模態(tài)分析，為了縮減計(jì)算時(shí)間，所以設(shè)置階數(shù)為4階，分別為163.43Hz，197.07Hz，592.75Hz，736.28Hz。

4 總結(jié)

本次汽油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)致力于解決曲軸所使用的壽命不長(zhǎng)以及制造精度不夠，通過本次對(duì)曲軸的設(shè)計(jì)以達(dá)到安全，快捷，耐用高效的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃志強(qiáng)，王若豪，何磊，陳振，李剛.水擊載荷下6000HP五缸壓裂泵曲軸的疲勞分析[J/OL].兵器材料科學(xué)與工程：1-7[2019-05-26].https：//doi.org/10.14024/j.cnki.1004-244x.20190510.001.

[2]周二永，孟照富，夏昆鵬.曲軸及飛輪斷裂原因分析[J].建材與裝飾，2019（12）：238-239.