| 专利名称： | 一种曲轴一维动力学分析方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Crankshaft one-dimensional kinetic analysis method | ||
| 专利号： | CN201410338425.3 | 申请时间： | 20140716 |
| 公开号： | CN104102777A | 公开时间： | 20141015 |
| 申请人： | 上汽通用五菱汽车股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 545007 广西壮族自治区柳州市柳南区河西路18号 | ||
| 发明人： | 王磊; 黄忠文; 穆建华; 夏志豪; 张晓光 | ||
| 分类号： | G06F17/50 | 主分类号： | G06F17/50 |
| 代理机构： | 深圳市科吉华烽知识产权事务所(普通合伙) 44248 | 代理人： | 刘显扬; 黄晓笛 |
| 摘要： | 本发明涉及动机设计领域，尤其涉及一种曲轴一维动力学分析方法。本发明提供一种曲轴一维动力学分析方法，包括以下步骤：A、收集发动机结构信息以及曲轴系零件的相关数据；B、建立发动机及曲轴系零部件的有限元分析模型；C、选择润滑油及爆发压力曲线，进行曲轴载荷求解；D、将曲轴曲柄臂、圆角、油孔等信息输入有限元分析模型进行求解；E、根据步骤D算出应力及安全系数求解结果，对曲轴进行评价。本发明不需要对零件进行网格划分；分析模型建立快速；计算求解时间短，是一种效率高、耗时短、可靠性高的分析方法。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention relates to field of engine design, in particular to a crankshaft one-dimensional kinetic analysis method. The method includes the steps of A, collecting structural information of an engine and related data of crankshaft system parts; B, building finite element models of the engine and the crankshaft system parts; C, selecting a lubricant and explosion pressure curve to perform load calculation; D, inputting information such as crankshaft crank arm information, circular beam information and oil hole information into the finite element models for calculation; E, evaluating a crankshaft according to the stress and safety coefficient calculated in the step D. The crankshaft one-dimensional kinetic analysis method has the advantages that part meshing is not needed; analysis model building is fast; calculation time is short; the method is high in efficiency, short in time consumption and high in reliability. | ||
1.一种曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：包括以下步骤： A、收集发动机结构信息以及曲轴系零件的相关数据； B、建立发动机及曲轴系零部件的有限元分析模型； C、选择润滑油及爆发压力曲线，进行曲轴载荷求解； D、将曲轴曲柄臂、圆角、油孔等信息输入有限元分析模型进行求解； E、根据步骤D算出应力及安全系数求解结果，对曲轴进行评价。
2.根据权利要求1所述的曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：所述发动机信息包括气缸数、主轴承数、止推轴承位置、气缸排列类型、旋转方向、冲程、点火顺序、气缸中心距离、气缸直径、缸孔偏置、活塞偏置。
3.根据权利要求1所述的曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：所述曲轴系零件包括活塞、连杆、轴承、曲轴、飞轮。
4.根据权利要求1所述的曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：所述步骤D包括定义材料和输出设置。
5.根据权利要求1所述的曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：所述步骤E之后还有步骤F：评价为不满足设计要求，需要进行曲轴结构更改，重新进入步骤A循环分析。
6.根据权利要求5所述的曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：所述设计要求为球墨铸铁曲轴和轴颈圆角安全系数为1.7、铸钢曲轴及轴颈圆角安全系数为1.4。
1.一种曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：包括以下步骤： A、收集发动机结构信息以及曲轴系零件的相关数据； B、建立发动机及曲轴系零部件的有限元分析模型； C、选择润滑油及爆发压力曲线，进行曲轴载荷求解； D、将曲轴曲柄臂、圆角、油孔等信息输入有限元分析模型进行求解； E、根据步骤D算出应力及安全系数求解结果，对曲轴进行评价。
2.根据权利要求1所述的曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：所述发动机信息包括气缸数、主轴承数、止推轴承位置、气缸排列类型、旋转方向、冲程、点火顺序、气缸中心距离、气缸直径、缸孔偏置、活塞偏置。
3.根据权利要求1所述的曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：所述曲轴系零件包括活塞、连杆、轴承、曲轴、飞轮。
4.根据权利要求1所述的曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：所述步骤D包括定义材料和输出设置。
5.根据权利要求1所述的曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：所述步骤E之后还有步骤F：评价为不满足设计要求，需要进行曲轴结构更改，重新进入步骤A循环分析。
6.根据权利要求5所述的曲轴一维动力学分析方法，其特征在于：所述设计要求为球墨铸铁曲轴和轴颈圆角安全系数为1.7、铸钢曲轴及轴颈圆角安全系数为1.4。
翻译：技术领域
本发明涉及发动机设计领域，尤其涉及一种曲轴一维动力学分析方法。
背景技术
曲轴是发动机最重要的零部件之一，它的尺寸参数在很大程度上不仅影响着发动机的整体尺寸和重量，而且在很大程度上影响着发动机的可靠和寿命。曲轴的破坏事故可能引起其他零部件和发动机的严重损坏。在发动机概念开发阶段,需要尽快确定曲轴的结构形式、尺寸参数、材料和工艺等设计变量。因此，在发动机概念设计阶段，对曲轴应力和安全系数进行快速高效准确的动力学分析是非常重要的。
传统的曲轴强度分析需要建立发动机整机FEM有限元模型，复杂零件如缸体、缸盖、曲轴等划分有限元网格和网格装配耗时长；网格数量大，有限元网格质量也难以保证；在庞大的网格数量下，有限元分析耗时长；有限元计算难以收敛，分析易失败等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种耗时短、效率高、可靠性高的曲轴一维动力学分析方法。
本发明采取的技术方案为提供一种曲轴一维动力学分析方法，包括以下步骤：
A、收集发动机结构信息以及曲轴系零件的相关数据；
B、建立发动机及曲轴系零部件的有限元分析模型；
C、选择润滑油及爆发压力曲线，进行曲轴载荷求解；
D、将曲轴曲柄臂、圆角、油孔等信息输入有限元分析模型进行求解；
E、根据步骤D算出应力及安全系数求解结果，对曲轴进行评价。
作为本发明的进一步改进，所述发动机信息包括气缸数、主轴承数、止推轴承位置、气缸排列类型、旋转方向、冲程、点火顺序、气缸中心距离、气缸直径、缸孔偏置、活塞偏置
作为本发明的进一步改进，所述曲轴系零件包括活塞、连杆、轴承、曲轴、飞轮。
作为本发明的进一步改进，所述步骤D包括定义材料和输出设置。
作为本发明的进一步改进，所述步骤E之后还有步骤F：评价为不满足设计要求，需要进行曲轴结构更改，重新进入步骤A循环分析。
作为本发明的进一步改进，所述设计要求为球墨铸铁曲轴和轴颈圆角安全系数为1.7、铸钢曲轴及轴颈圆角安全系数为1.4。
本发明的有益效果是：本发明的分析方法不需要对零件进行网格划分； 分析模型建立快速； 计算求解时间短。
附图说明
图1是本发明曲轴一维动力学分析方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明采取的技术方案为提供一种曲轴一维动力学分析方法，包括以下步骤：
A、收集发动机结构信息以及曲轴系零件的相关数据；发动机结构信息包括缸数、冲程、点火顺序等，以及曲轴系零件活塞、连杆、轴承、曲轴等零件的相关信息；
B、建立发动机及曲轴系零部件的有限元分析模型；
C、选择润滑油及爆发压力曲线，进行曲轴载荷求解；
D、将曲轴曲柄臂、圆角、油孔等信息输入有限元分析模型进行求解；
E、根据步骤D算出应力及安全系数求解结果，对曲轴进行评价。
所述发动机信息包括气缸数、主轴承数、止推轴承位置、气缸排列类型、旋转方向、冲程、点火顺序、气缸中心距离、气缸直径、缸孔偏置、活塞偏置
所述曲轴系零件包括活塞、连杆、轴承、曲轴、飞轮。
所述步骤D包括定义材料和输出设置。
所述步骤E之后还有步骤F：评价为不满足设计要求，需要进行曲轴结构更改，重新进入步骤A循环分析。
所述设计要求为球墨铸铁曲轴和轴颈圆角安全系数为1.7、铸钢曲轴及轴颈圆角安全系数为1.4。
实施例1：使用Ricardo软件Engdyn模块，将发动机结构及曲轴系零部件信息输入Engdyn模型中。不用划分网格，节省了大量时间，使得分析周期大大缩短。
选择润滑油，Engdyn中有润滑油数据库，选择合适的润滑油信息。
将发动机各工况的爆发压力曲线输入Engdyn的Loading中。
完成求解设置后，使用Engdyn进行分析计算，得出各工况下的曲轴载荷。
输入各工况爆发压力，使用PU进行边界条件计算。
在Engdyn中使用Crank Analysis，使用Classical方法，对曲柄臂、连杆轴颈圆角、主轴颈圆角、油孔等进行应力和安全系数计算。
定义材料和输出设置，进行求解计算。
根据计算结果对曲轴系进行评价，如不满足设计要求，需要进行曲轴结构更改，重新进行计算。该设计要求为球墨铸铁曲轴和轴颈圆角安全系数为1.7、铸钢曲轴及轴颈圆角安全系数为1.4。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
