发动机曲轴设计原创性

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图11-4

由于本设计曲轴的轴颈及曲柄臂直径都比较粗，重叠度也比较大，再考虑到油道加工的工艺性，因而本设计油道的布置方式选择斜线油道油道加工的工艺性。

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第四章 JX493ZQL曲轴的疲劳强度校核

4.1 作用于单元曲拐上的力和力矩

4.1.1 计算公式及其推导

我们在设计时把曲轴简化为等圆截面梁，由材料力学相关知识可知：在i支承处左端梁转角?iL和右端梁转角?iR为（若a?b）：

（5.2）

由变形协调条件?iL=?iR，

图12-5 连续梁受力图

MiL?L0MiRZi?1?L2MiR?L0MiLZi?L2?1?L00?1?L00????=

3EI6EI16EI3EI6EI16EILL又因为MiL??MiR，所以8MiL?32M?8M?1ii?1?3(Zi?Zi?1)L0 （5.3）

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设第一支承和最后一个支承处的弯矩为零，即M1?M5?0。

上式中包含i?1，i，i?1三个支承处的内弯矩，故称三弯矩方程。连续梁有多少个内支承就可以建立多少各这样的三弯矩方程，以此可求出支承处的内弯矩。

4.1.2 曲拐平面内支承弯矩计算

已知L0=28+25.11+18.08?2=89.27mm，当i=2，i=3，i=4时，由上式得三弯矩方程组：

?32M2L?8M3L?3(Z2?Z1)L0?LLL?32M3?8M2?8M4?3(Z3?Z2)L0 ?LL32M?8M?3(Z4?Z3)L043?根据四缸机工作循环表，参照可知Zi具体数值。具体如下所示: 将L0、Zi分别代入方程组，得工况下各支承处的弯矩如表5.2所示。

同理根据各工况下载荷Ti计算曲拐平面的垂直平面内弯矩，计算结果如下表所示。

表1各工况下载荷Zi数据 （单位：N）

工况 一 二 三 四 Z1 Z2 Z3 Z4 -346.96 7997.61 -10276.86 6122.88 7997.61 -10276.86 6122.88 -346.96 6122.88 -346.96 7997.61 -10276.86 -10276.86 6122.88 -346.96 7997.61 表2各工况下曲拐平面内弯矩计算结果 （单位：N?m） 工况 一 二 三 四 M2 M3 M4 5.45 8.42 -66.49 25 133.87 -110.05 -126.79 93.32 -68.23 75.89 -32.38 -42.42 10

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表3 各工况下载荷Ti数据 （单位：N） 工况 一 二 三 四 T1 T2 T3 T4 -1024.17 2365.96 -3040.24 1811.36 2365.96 -3040.24 1811.36 -1024.17 1811.36 -1024.17 2365.96 -304.24 -304.24 1811.36 -1024.17 2365.96 表4曲拐平面的垂直平面内弯矩计算结果 （单位：N?m）

工况 一 二 三 四 M2 M3 M4 1.3 4.15 -20.2 16.39 39.71 -39.17 39.71 -39.17 -20.2 16.39 1.3 4.15 4.1.3支反力计算

求得各支承弯矩后，就可用下图所示的模型来进行各个支座的支反力的计算：

图14-6支反力计算模型

得到支反力表达式如下：

Fyi?(Zi?Pri)L0?Mi?Mi?12 L0 11