大曲轴锻件镦锻装置的结构强度分析（开题报告）.doc

大曲轴锻件镦锻装置的结构强度分析（开题报告）
1、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等）
曲轴是柴油机的关键零件，其制造质量直接影响到柴油机性能和可靠性，尤其是大中型柴油机曲轴，随着近年世界造船、石油、发电、内燃机的快速发展，对大中型柴油机曲轴质量的要求越来越高，而且需求量也很大。目前国内常用的大中型曲轴镦锻工艺有R-R镦锻法、T-R镦锻法、NR-R镦锻法、VSG镦锻法和卧式双向水压机锻造[1]。本次研究对象为T-R镦锻设备，其主要工作原理是通过肘杆机构把压力机的压力分解为垂直弯曲分力和水平镦粗分力，力的转换效率随装置上曲柄α角的减小而增加，分配比较合理，较好的适应的曲拐在镦锻时模具的夹紧力由大到小，而水平镦粗力由小到大的要求[2] [3]。近20年来，波兰波兹南金属成形研究所Tadeusz Rut教授对T-R镦锻法进行改进，现已开发出第三代镦锻装置。最新的T-R镦锻法具有不对称镦粗功能,能够用仅在曲柄销处开槽的光坯锻造曲轴锻件。该方法改变了以往TR镦锻法曲柄难充满，易形成塌角等状况，消耗的材料较以前更少。中国南车集团资阳机车有限公司于2004年从波兰引进的TR35装置，即第三代TR镦锻装置，具有可采用原材料光坯挤压、分体式预锻工艺和自动校正等多项世界最先进技术，大大地提升了3600吨水压机锻造能力，也为提高中速柴油机曲轴锻造国产化率奠定了基础。但该装置在使用几次后上下模座发生锻裂，为找出断裂原因，并能针对薄弱处进行有效的改进和优化，需对装置进行有限元结构分析，以获得其工作时应力应变状况，分析得到需要加强的部位，从而进行有效的优化，提高其承载能力。
自从1960年Clough 提出“有限单元法”的名称以来, 有限单元法已经成为结构分析中必不可少的工具[4]。有限元法(Finite Element Method)就是用结构力学方法求解弹性力学问题，经过半个多实际的发展，FEM已经从弹性力学的平面问题扩展到空间问题、板壳问题；从静力问题扩展到动力问题、稳定性问题和波动问题；从线性问题扩展到非线性问题；从固体力学领域扩展到流体力学、传热学、电磁学等其他介质领域。它经历了从低级到高级、从简单到复杂的发展过程，目前已成为工程计算最有效的方法之一[5]。