基于动力学仿真的高速曲柄压力机曲轴疲劳寿命分析

• 作者: 朱东升 蔡玉强
• 来源期刊: 工程设计学报
• 学科: 工学
• 关键词: 高速曲柄压力机 联立约束法 MATLAB/Simulink 疲劳寿命分析
• 年，卷（期）: 2017,（6）
• 所属期刊栏目: 建模、分析、优化和决策
• 页码范围: 680-686
• 页数: 7页
• 分类号: TH122
• 字数: 2990字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2017.06.011

摘要

为了研究反向配置副滑块的高速曲柄压力机曲轴的疲劳寿命,对压力机的曲柄滑块机构进行了受力分析,根据达朗贝尔原理建立了机构的动力学方程,并对机构的位移闭环矢量方程进行一阶和二阶求导,分别得到了各构件的运动学方程和加速度方程.利用联立约束法联立运动学方程与动力学方程,并将所有方程组装成一个稀疏矩阵.通过MATLAB中的Simulink模块建立了机构的动态仿真模型,将求得的稀疏矩阵作为Function模块嵌入仿真模型中进行迭代求解.在考虑冲压力的情况下,快速 、准确地求得了压力机曲轴的压力曲柄颈 、支承颈和平衡曲柄颈处载荷随时间的变化规律.根据MATLAB/Simulink仿真得到的曲轴周期性载荷谱,利用Workbench软件对高速压力机曲轴施加载荷,并进行疲劳寿命分析.分析结果表明:曲轴的寿命满足设计要求,经历107次应力循环后没有出现明显损伤,最小疲劳安全系数为1.09.曲轴轴颈(即压力曲柄颈 、支承颈和平衡曲柄颈)载荷根据运动学参数求得,可以真实地反映出速度 、加速度和惯性载荷之间的关系,为压力机曲轴 、曲轴支撑结构和动平衡结构设计及压力机下死点精度的研究提供重要的理论依据.疲劳寿命分析中的载荷变化规律根据数学模型迭代求解得出,分析结果更加接近实际,为压力机曲轴的实际应用提供参考.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	蔡玉强	华北理工大学机械工程学院	41	39	3.0	4.0
2	朱东升	华北理工大学机械工程学院	8	20	3.0	4.0