初稿《柴油机曲轴断裂分析》..doc

柴油机曲轴的断裂分析 摘 要 本文从曲轴的材料及其工艺要求，柴油机动态疲劳强度分析，柴油机断裂失效分析及防止曲轴断裂的措施，多方面的说明了柴油机曲轴的断裂原因，并对如何防止曲轴断裂进行分析，调高对曲轴断裂的防范意识，防止曲轴非正常断裂失效。 关键词：柴油机，曲轴的材料，工艺要求，动态疲劳强度，断裂失效 Take to This article from the material and technological requirements, analysis on the dynamic fatigue strength of diesel engine, diesel engine crankshaft fracture failure analysis and prevention measures in many aspects, the diesel engine crankshaft fracture, and how to prevent the fracture analysis on crankshaft fracture, increase the awareness of prevention, to prevent the abnormal fracture of crankshaft. Keywords: diesel engine, crankshaft material, process, dynamic fatigue strength, fracture failure 目 录 1 引言 1 2曲轴的材料及其工艺要求 1 2.1曲轴材质选择 1 2.1.1球墨铸铁曲轴 1 2.1.2电渣熔铸曲轴 2 2.1.3锻钢曲轴 4 2.2车用柴油机曲轴强化工艺 6 2.2.1前处理工艺 6 2.2.2常用强化工艺 6 2.2.3轴颈与圆角感应淬火 6 2.3强化效果 7 2.3.1疲劳性能 7 2.3.2经济性 7 3柴油机动态疲劳强度分析 7 3.1 动态仿真法 7 3.2仿真模型 7 3.2.1轴系模型 8 3.2.2载荷施加 9 3.2.3约束条件 9 3.2.4计算工况 10 3.3结果分析 10 4柴油机断裂失效分析 13 5防止曲轴断裂的措施 17 6.总结 19 参考文献 21 1 引言 早在远古时代，人们对产况，失效就有了宏观认识。随着科技突飞猛进，系统和设备日益复杂，功能不断提高，其可靠和不安全因素增多，导致故障的原因也增多，因而对故障分析研究工作亦越来越受到世界各国的关注。工业的发展、技术的进步正是人们不断与产品失效作斗争的结果。通过失效分析判断失效模式，找出失效的原因和影响因素，也就找到了薄弱环节所在，从而可以改进有关部门的工作，提高产品质量。 2曲轴的材料及其工艺要求 曲轴主要承受交变的弯曲扭转载荷和一定的冲击载荷， 轴颈表面还受到磨损。曲轴在使用过程中的主要失效方式有以下两种。 a、疲劳断裂。疲劳源多数产生于轴颈与曲柄过渡的圆角处，随后向曲柄深处发展造成曲轴断裂；其次产生于轴颈中部的油道内壁， 发展为曲柄处的断裂。 b、轴颈表面的严重磨损。曲轴材料的选择， 首先要满足零件力学性能的要求， 它取决于发动机设计的强度水平， 其次要考虑曲轴的耐磨性。 曲轴的性能除与材料有关外， 还取决于热处理及其表面强化工艺、 加工精度和表面粗糙度等。目前车用曲轴材料有球铁和钢两大类， 钢又分碳素结构钢、 合金结构钢及非调质钢。最常用的材料有QT800-2/45钢、40Cr、42CrMoA、48MnV和49MnVS3。 传感器技术是汽车的机电一体化最重要的一环。现代汽车发动机已实现用微机系统控制，各种传感器的并用使汽车更容易被控制。 2.1曲轴材质选择 2.1.1球墨铸铁曲轴 球墨铸铁曲轴强度高、耐磨性好、缺口敏感性小， 还可根据各种需要进行合金化和热处理； 加之设备投资少、 上马快、 成本低、 机械加工性能好， 适合于各种规模的生产，因此球铁曲轴是在满足设计要求前提下首选的材料。 6110非增压柴油机全部使用球铁曲轴。由于生产过程的严格控制， 成品曲轴进行100%荧光磁粉探伤， 因此6110柴油机生产20多年来， 虽然柴油机不断强化、 扩缸及改型等， 却基本上没发现由于材质问题造成曲轴断裂现象。 目前，国内车用柴油机球铁曲轴普遍采用正火加氮化工艺，与正火工艺曲轴相比疲劳强度可提高30%~50%，见图1。但随着车用柴油机强化度进一步提高和增压、 增压中冷技术的广泛采用， 曲轴所承受的载荷也不断加大，低强化氮化工艺生产的球铁曲轴已难以达到可靠性的要求。圆角滚压