大曲軸鍛件鐓鍛裝置的結構強度分析（開題報告）
1、課題的目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析或設計方案比較、選型分析等）
曲軸是柴油機的關鍵零件，其制造質量直接影響到柴油機性能和可靠性，尤其是大中型柴油機曲軸，隨著近年世界造船、石油、發(fā)電、內(nèi)燃機的快速發(fā)展，對大中型柴油機曲軸質量的要求越來越高，而且需求量也很大。目前國內(nèi)常用的大中型曲軸鐓鍛工藝有R-R鐓鍛法、T-R鐓鍛法、NR-R鐓鍛法、VSG鐓鍛法和臥式雙向水壓機鍛造[1]。本次研究對象為T-R鐓鍛設備，其主要工作原理是通過肘桿機構把壓力機的壓力分解為垂直彎曲分力和水平鐓粗分力，力的轉換效率隨裝置上曲柄α角的減小而增加，分配比較合理，較好的適應的曲拐在鐓鍛時模具的夾緊力由大到小，而水平鐓粗力由小到大的要求[2] [3]。近20年來，波蘭波茲南金屬成形研究所Tadeusz Rut教授對T-R鐓鍛法進行改進，現(xiàn)已開發(fā)出第三代鐓鍛裝置。最新的T-R鐓鍛法具有不對稱鐓粗功能,能夠用僅在曲柄銷處開槽的光坯鍛造曲軸鍛件。該方法改變了以往TR鐓鍛法曲柄難充滿，易形成塌角等狀況，消耗的材料較以前更少。中國南車集團資陽機車有限公司于2004年從波蘭引進的TR35裝置，即第三代TR鐓鍛裝置，具有可采用原材料光坯擠壓、分體式預鍛工藝和自動校正等多項世界最先進技術，大大地提升了3600噸水壓機鍛造能力，也為提高中速柴油機曲軸鍛造國產(chǎn)化率奠定了基礎。但該裝置在使用幾次后上下模座發(fā)生鍛裂，為找出斷裂原因，并能針對薄弱處進行有效的改進和優(yōu)化，需對裝置進行有限元結構分析，以獲得其工作時應力應變狀況，分析得到需要加強的部位，從而進行有效的優(yōu)化，提高其承載能力。
自從1960年Clough 提出“有限單元法”的名稱以來, 有限單元法已經(jīng)成為結構分析中必不可少的工具[4]。有限元法(Finite Element Method)就是用結構力學方法求解彈性力學問題，經(jīng)過半個多實際的發(fā)展，F(xiàn)EM已經(jīng)從彈性力學的平面問題擴展到空間問題、板殼問題；從靜力問題擴展到動力問題、穩(wěn)定性問題和波動問題；從線性問題擴展到非線性問題；從固體力學領域擴展到流體力學、傳熱學、電磁學等其他介質領域。它經(jīng)歷了從低級到高級、從簡單到復雜的發(fā)展過程，目前已成為工程計算最有效的方法之一[5]。