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内敬机学报
第卷第期. . .

曲轴曲拐扭转刚度计算的有限元法
汪长民宋德军
北京理【太学
捕要
在曲轴扭转振动计算中, 寿侥计算更接近实际,要求由拐扭转刚度值尽量准
确, 而过去采甩经验套式计算就很难满足速一要求, 若采用实羽办法叉很不经济。
现采甩有限无法就可咀较快且较堆的求出曲拐刚度。文中介绍这一方法的具体过
程,并用计算数据实测进行对比,证实速一方击是行之有效的。
关键词:扭转刚度,曲拐,柔度,有限元法





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前言
在率用内燃机中,
得重要,扭转振动的计算工作也就更不可少。为了使计算结果砸接近客观实际,不仅对计算
的物理模型、数学模型要尽量选好,而对计算中采用的惯量、柔度等原始数据亦应使之尽量
原稿收到日年月日, 修改稿收到日期年月日。
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内燃扎学报茚卷第期
准确, 但是过去对单拐扭转刚度计算多是籍助于经验公式, 这些经验公式一般均有一定的适
用范围, 而且大部分是根据船机曲轴的结构比例尺寸总结而成。对于车用内燃机究竟选用哪
一个经验公式更为合适,往往是比较困难的。如采取实涮的办法,不仅需要做一套加载测量
装置,而且还需加工曲拐试样, 在人力、物力与财力上均不经济。若用有限元法,利用静力
结构分析程序,则可以较快且比较准确的求出曲拐柔度。
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对曲拐扭转刚度经验公式计算的分析
曲甥由主轴颈、曲柄臂与连轩轴颈三部分组成见图
曲拐受扭时, 当不考虑三部分之阅的相互约束与实际轴承的约束,并假定主轴颈与连杆
轴顼仅作纯扭转变形, 曲柄臂仅作纯弯曲变形,根据材料力学的公式,可以推导出单位曲拐
柔度的公式:
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式中为剪切弹性模量, 为弹性模量, 为当量曲柄宽度。
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上
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目前几乎所有计算曲拐柔度的经验公式都在式的基础上等虑到曲柄臂的实际变
形而加以修正。这些修正系数都是在一定结构比侧参数,一定材料、一定试验祷件下总结而
得出的,所以都有一定的局限性根据对,及/台车用柴油机的结
构参教,用种常用的经验公式计算结果表明,算出的曲拐柔度值相互之间最大可差~
早。
下面进一步以常用的个经验公式为例进行分析考虑到曲拐受扭后,在轴颈与曲柄臂
过渡的地方轴颈的有效长度会增加,从而使柔度增加,所以大部分经验公式都是在式的
基础上修正成如式的形式,只是其中系数, , 不同而已见表
罟【】㈩
从上表可以看出,有些经验公式的修正系数考虑了某些结构参数影响,有些是采用常
数,若作为通用性的公式,必然会带来较大的差异
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月汪长民等; 曲轴曲拐扭转度计算的有限元法
袁
公修正系数
式名称


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