曲軸連桿
關注創(chuàng)建者：異色天空 創(chuàng)建時間：2016-11-24
曲軸連桿的視頻教程
Abaqus中發(fā)動機曲柄連桿機構動力學模擬
講解了發(fā)動機曲柄連桿機構（缸體+活塞+連桿+曲軸）動力學模擬的建模流程及方法，曲軸轉動720度，各活塞往復運動兩次。
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曲軸連桿的實例教程
基于MeshFree的曲軸連桿機構有限元仿真分析
曲軸連桿機構是發(fā)動機中的關鍵機構，針對連桿的計算分析在早期多采用經驗公式，關于有限元的理論和方法出現后，迅速在連桿分析上得到了廣泛應用。最早的連桿有限元分析模型是將曲軸連桿模型簡化為梁模型進行仿真計算，現在的有限元分析軟件已經完全可以進行三維實體模型的仿真計算。在曲軸連桿機構的設計中，希望曲軸連桿機構有較高的可靠性和較長的使用壽命，而且曲軸連桿機構在運動過程中會承受較大的沖擊載荷，使各運動件承受過大的載荷，并造成過大的振動，同時也會加速磨損，降低性能。因此，本文針對曲軸連桿機構通過MeshFree進行相應部件的受力分析，從而得知外載荷作用下的應力分布趨勢及應力集中點，為曲軸連桿機構的設計提供參考。
1.建立有限元模型
首先采用三維建模軟件UG NX建立曲軸連桿機構的三維模型，如圖1所示，模型中保留了主要零件結構：曲軸、連桿、連桿蓋和活塞，曲軸兩端采用軸套約束，從而模擬實際轉動，將各零件裝配完成并通過中間格式Parasolid（.x_t）導出
圖1 曲軸連桿機構的三維模型
在MeshFree中建立新項目，并選擇分析類型為非線性靜力分析，導入已有的Parasolid（.x_t）模型，并勾選搜索接觸面。
2.建立接觸
導入Parasolid（.x_t）格式模型后，MeshFree自動創(chuàng)建接觸對：曲軸與軸套、曲軸與連桿、曲軸與連桿蓋、連桿與連桿蓋、連桿與活塞銷、活塞與活塞銷，將各接觸對接觸類型改為滑動接觸，連桿與連桿蓋仍為焊接接觸，如圖2所示。
展開 通過闡述基于pro/e模型的參數化設計方法,介紹了參數化設計的基本原理和功能,分析了發(fā)動機活塞曲軸連桿機構中的參數化設計造型過程,并以實例詳細闡述了活塞、連桿、曲軸以及整體裝配的三維造型設計步驟及關鍵技術。
點評:
基于proe的活塞曲軸連桿機構的參數化設計.pdf
原因就在于將曲軸以及連桿結構取消，并以一個空氣彈簧 (Air Spring)取代，活塞運動全靠燃燒室的氣體以及空氣彈簧 (Air Spring) 控制，設計者可以自己決定空氣的壓力和體積，從而讓整體設計趨于自由化。簡單來說，即是活塞運行至下死點時，會遭遇到空氣彈簧的阻擋而往回彈，活塞因而往上死點移動，到達上死點時，再藉由燃料燃燒爆炸產生的氣體推力往下死點運行，周而復始。
增程式電動車與油電混合動力汽車最大的區(qū)別就是，汽油發(fā)動機只為電池充電，而不直接參與驅動車輛。全球首臺增程式電動車雪佛蘭沃藍達（VOLT）僅僅是根據傳統(tǒng)的1.4L汽油發(fā)動機進行了改造。
豐田讓FPEG擁有超高熱效率
Toyota的FPEG技術，即是建立在FPE的運作基礎下所延伸出的發(fā)電裝置。傳統(tǒng)油電系統(tǒng)下，發(fā)電機是與發(fā)動機本體分離，發(fā)電機與引擎曲軸連接、并利用其回旋動能而發(fā)電；但Toyota的FPEG則不同，由于FPEG沒有曲軸，所以活塞本體就成為了發(fā)電機，且因為沒有曲軸的機構裝置，引擎本體的體積因而縮小，構造也相對簡單許多。
而Toyota FPEG的發(fā)電方式，則是透過安裝在活塞上的永磁磁鐵 (Permanent Magnet)，以及磁鐵外側的線圈組 (Coil) 組成之發(fā)電系統(tǒng) (Linear Generator) 運行。
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曲軸是發(fā)動機中最重要的零件之一，它輸出發(fā)動機的全部功率，將活塞的往復直線運動變成旋轉運動，用來驅動發(fā)動機其他零件進行工作。曲軸的工作環(huán)境非常惡劣，在工作時不僅承受活塞連桿組往復運動及旋轉運動的慣性力作用，還承受著周期性變化的爆發(fā)壓力，使曲軸長期處于彎曲、扭轉、壓力等循環(huán)應力的作用下，極易發(fā)生彎曲和扭轉變形，導致曲軸產生疲勞和裂紋，甚至斷裂。
圖1 曲軸旋轉運動的產生
曲軸容易產生疲勞及裂紋部位
連桿是連接曲軸及活塞的零件，將活塞承受的力傳遞給曲軸，并將活塞的往復運動轉變?yōu)?em>曲軸的旋轉運動，如圖1 所示。從圖1 可以看到連桿連接在曲軸連桿頸處，曲軸在連桿頸處受力大，極易產生疲勞及裂紋。拋開使用時產生疲勞及裂紋，在鍛造時連桿頸處也易出現裂紋，圖2 所示為曲軸連桿頸處剖切后顯示的裂紋，此處裂紋若不消除，極易造成曲軸斷裂報廢。
六缸曲軸連桿頸處鍛造裂紋分析
裂紋位置
在鍛造時曲軸連桿頸處易出現裂紋的位置如圖3所示，一般位于連桿頸的檔部。
圖2 連桿頸剖切后顯示的裂紋
原因分析
⑴六缸曲軸及模具結構。
圖4 所示為某六缸曲軸鍛件三維立體圖，其連桿頸互成120°，如圖5 所示，曲柄半徑為65mm，主軸頸直徑為86mm，連桿頸直徑為75mm。
六缸曲軸鍛造時可采用整體式鍛造或扭拐式鍛造，當然采用扭拐式鍛造需要有扭拐機。扭拐式鍛造原理是將曲軸連桿軸頸鍛造成180°夾角，在扭拐機上將連桿軸頸扭成120°夾角。使用扭拐設備會增加較大成本，只有整體鍛造成形困難時才考慮使用扭拐設備，如生產斯太爾曲軸。由于該曲軸有12 個較大的平衡塊，如圖6 所示，在不具備扭拐設備前提下平衡塊很難鍛造飽滿。
展開 基于ABAQUS曲軸轉動瞬態(tài)分析
UG建模->導入ABAQUS
運動副創(chuàng)建：
轉動副（曲軸與連桿、連桿與活塞）：
1.創(chuàng)建兩個相對運動結構的RP參考點
2.RP點之間創(chuàng)建Wire特征作為轉動副載體
3.創(chuàng)建轉動副即Hinge
4.創(chuàng)建局部坐標系
5.將轉動副賦予Wire
6.將參考點與相應結構的控制區(qū)域進行coupling耦合
移動副（活塞相對氣缸移動）：
與轉動副類似，唯一不同之處創(chuàng)建移動副即Translator
位移云圖
曲軸連桿的相關專題、標簽、搜索
曲軸連桿的最新內容
四缸發(fā)動機型號5個月前
包括活塞、曲軸、連桿、連桿蓋、活塞環(huán)、活塞銷等部件。
最終組裝.stp
展品范圍：
汽車零部件產品：
各類汽車鋁、鎂合金壓鑄件、鑄件、鍛件、金屬沖壓件及加工成型精密部件等；動力系統(tǒng)（發(fā)動機缸體、缸蓋、支架、曲軸、連桿、活塞、鏈輪室蓋、正時鏈罩、機油泵殼體、油底殼等）；傳動系統(tǒng)（變速箱殼體、離合器殼體、傳動軸、主軸、副軸、發(fā)電機軸、馬達軸、齒輪等）；懸掛系統(tǒng)（彈簧、減振器、萬向軸、懸掛臂、擺臂、轉向節(jié)、橫梁、球頭等）；轉向系統(tǒng)（橫拉桿、直拉桿、轉向節(jié)、轉向節(jié)臂
缸體模態(tài)有限元分析
發(fā)動機工作時缸體是主要的受力件，氣體在燃燒室燃燒所產生的氣體壓力，通過活塞連桿傳遞到曲軸，通過缸體傳出。因此發(fā)動機缸體必須要求有足夠的剛度和強度，才能承受如此大的機械負荷并保證發(fā)動機的正常運行。一般在設計缸體時，必須對其進行有限元結構分析。
模態(tài)分析的目的是識別出結構的固有頻率、振型以及阻尼比。
圖1 沖擊、漏氣和摩擦的沖擊特征
圖2 超聲波、振動信號的頻段劃分
往復壓縮機的常見故障機理、典型特征
往復壓縮機主要由曲軸、連桿、十字頭、活塞桿、活塞、氣閥、缸體、機座等組成，通過吸氣、壓縮、排氣、膨脹實現氣體的增壓。
燃料在氣缸內燃燒時，氣缸內壓力急劇上升而產生的動載荷和沖擊波的高頻振動，分別通過活塞、連桿、曲軸、 主軸承和氣缸蓋以及缸套側壁而傳到機體外表面，使發(fā)動機不同固有頻率的零件被激發(fā)而振動，從而輻射出強烈的燃燒噪聲。燃燒噪聲和燃燒壓力升高率關系密切。
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液擊對往復式壓縮機的影響：
◆ 往復式壓縮機液擊瞬間產生的高壓具有很大的破環(huán)性，可以在很短時間內造成壓縮受力件（如閥片、活塞、連桿、曲軸、活塞銷等）的損壞，可以說液擊是是往復式壓縮機的致命殺手。
下面這款新型SPERRE就有點牽強了，高低缸頭密封采用了O-RING 密封，替代了巨型石墨墊，曲軸配合室滾動軸承曲軸和連桿大端運動更靈活了，滑油潤滑采用了飛濺式，長時間運轉會出現冷卻不好，導致活塞和缸套之間不能產生有效的潤滑油膜，活塞和缸套之間的往復摩擦運動阻力增大，對連桿產生了更大的推力和拉力，使得拉力增大到連桿小端的材料極限強度的時候就斷裂。
圖4 載荷數據處理過程
3.1.2底盤傳動動力學模型
采用集中質量法建立包括發(fā)動機曲軸、活塞、連桿、飛輪等的發(fā)動機缸體動力學模型。圖5為某車型裝配后的發(fā)動機動力學模型。
現階段余隙無級調節(jié)氣量節(jié)能技術除了表2中的一些特性指標外，某些論文給出了余隙無級調節(jié)技術另外的一些特性指標：“能實現壓縮機平穩(wěn)開啟、平穩(wěn)切換和停機，同時可實現較短時間內不停機即可實現維修控制系統(tǒng)”[41-43]；“隨著壓縮功的降低，壓縮機曲軸、連桿機構等零部件的受力也將大大降低，噪聲也會隨之降低；壓縮機振動減小；設備運行更加穩(wěn)定可靠”[44-47] 。
摘要
：改進大客車常用曲軸連桿式空調壓縮機懸置機構，基于與汽車動力總成懸置系統(tǒng)的相似性，考慮發(fā)動機振動和帶傳動對壓縮機振動影響，建立壓縮機總成—發(fā)動機集總參數模型。以系統(tǒng)能量解耦率為優(yōu)化目標，系統(tǒng)固有頻率和懸置剛度約束作為約束條件，懸置的三向剛度值為設計變量進行優(yōu)化設計。
