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某柴油机球铁曲轴断裂故障分析及结构优化设计

倪松伟  李鹏  董若雷  
【摘要】:本文通过对一款轻型柴油机球铁曲轴动力输出端轴颈断裂的故障进行检测分析,在排除曲轴材料性能及曲轴扭振状态存在问题的前提下,结合曲轴输出端结构的有限元计算,成功设计改进了球铁曲轴飞轮端的连接结构。形成的主要结论为:①球铁曲轴材料的机械强度要小于常见的锻钢材料(曲轴强化后),在球铁曲轴设计时需要进行强化设计。②以铁代钢的曲轴需要对动力输出端的结构进行特别关注,并进行专门的有限元计算。③以铁代钢的曲轴,将飞轮法兰由热套式改为螺栓拧紧式,可在不改变法兰及飞轮螺栓孔分度圆直径的情况下,大大提升连接结构的安全系数,并满足使用要求。④以铁代钢曲轴,除在设计阶段进行针对轴颈圆角处的曲轴强度计算分析外,还需要针对曲轴输出端结构进行专门的扭转有限元分析计算,以确保输出端结构满足强度要求。

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