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曲轴是发动机中最重要的零件之一。曲轴的疲劳失效及断裂将引起其它零件随之损坏,甚至造成安全事故,特别是随着发动机的动力性和可靠性要求的提高,其强度问题变得更加重要。然而,对曲轴的疲劳强度进行准确预测是一件困难的事。寻找一种实用性强、精度可靠的曲轴强度考核方法,对企业来说具有较强的实际意义。本文以WD615型柴油机曲轴为主要研究对象,引入现代动力学仿真及有限元法对曲轴常规强度设计方法进行改良,结合有限元法与非线性多体动力学仿真求取曲轴的动态应力,进而进行疲劳计算,并通过弯曲疲劳试验考察曲轴的实际强度。本文所做的主要工作内容可概括为以下几点:1.利用动力学软件ADAMS对曲轴系统进行多刚体运动学及动力学仿真,为曲轴强度设计提供较为准确的载荷边界。比较分析认为,在计算活塞加速度、活塞侧击力、曲柄销载荷时,应用传统算法具有快速、简易可信的优点;但当需要计算主轴承载荷时,现代的仿真计算方法在操作上就更简单,且精度高,并且可以为整个轴系动力学分析提供丰富、全面的仿真数据。2.在分析比较多种常规曲轴强度设计方法的基础上,提出改进方法,运用实体建模软件计算截面模量,有限元法计算应力分布状况,可较为准确求取圆角的应力集中系数。通过曲轴静态应力试验验证有限元计算模型,研究应力计算精度对网格的依耐性;同时阐明了重力和离心力在曲轴静应力分析中是可以忽略不计的。对WD615型柴油机曲轴进行疲劳计算,证明了改进方法的正确性。3.结合有限元法和非线性多体动力学软件EXCITE对轴系总成进行动态响应研究,考虑弯曲、扭转的耦合作用,求取曲轴在整个工作循环的动态应力,并运用疲劳分析软件分析其疲劳强度。比较分析说明在进行曲轴详细设计或对轴承润滑及强度考核时不能忽略曲轴的柔性作用。阐述了基于动态应力的疲劳强度分析比常规疲劳强度分析更具说服力。4.在谐振式弯曲疲劳试验台上,利用疲劳极限统计分析法对本文研究的曲轴进行疲劳试验,从试验研究的角度考核曲轴的疲劳强度。