基于现代试验技术的小排量发动机曲轴 疲劳强度的试验研究.pdf

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1、汽车技术·AutomobileTechnologyAPAC19&2017SAECCE论文基于现代试验技术的小排量发动机曲轴疲劳强度的试验研究朱正德（上海大众动力总成有限公司，上海201807）【摘要】针对小排量发动机曲轴发生扭转疲劳破坏性增大的现象，引入带有高性能软件的曲轴疲劳试验机，在对获取的测试信息及时处理后，用失效概率这一评估指标替代传统安全系数以做出评估。为适应轻量化趋势，小型曲轴在材料、结构和工艺三要素上有所改进，通过试验研究对其进行验证。结果表明，有效提升了曲轴疲劳强度试验的可靠性。主题词：小

2、排量发动机曲轴扭转疲劳强度试验中图分类号：U464.133文献标识码：A文章编号：1000-3703（2017）09-0040-04ExperimentalStudyonFatigueStrengthofCrankshaftforSmallDisplacementEngineBasedonModernTestTechnologyZhuZhengde（ShanghaiVolkswagenPowertrainCorporationLimited，Shanghai201807）【Abstract】Tominim

3、izethetorsionalfatiguedamagecausedbythesmalldisplacementenginecrankshaft,acrankshaftfatiguetestingmachinewithhighperformancesoftwarewasintroduced,whichusedtheevaluationindexofthefailureprobabilityinsteadofthetraditionalsafetyfactorafterthetimelyprocessing

4、ofthetestinformation.Inordertoadapttothetrendoflightweight,smallcrankshafthasbeenimprovedinmaterial,structureandtechnology,andwasverifiedwithexperimentalresearch.Theresultsshowthatreliabilityofthecrankfatiguestrengthtesthasbeenimprovedeffectively.Keywords

5、:Smalldisplacementengine,Crankshaft,Torsionalfatiguestrength,Test动机曲轴结构对比，其中EA211的曲轴经结构优化后质1试验对象和试验准备量降低30%。表1为两个系列8种发动机曲轴概况，表21.1试验对象为主要机型曲轴传递动力概况。曲轴作为发动机的主要运动部件，对整机的性能和减少平衡扇板数量，从8块扇板减少为4块可靠性有很大影响，因此需要对曲轴的疲劳性能进行试验和验证。长期以来，业界在“曲轴最主要的失效形式为弯曲疲劳破坏”这一点上已形成共识，

6、故而即使对批量最大的乘用车发动机曲轴，也只进行弯曲疲劳试验这一项。然而随着发动机输出功率的变大，尤其是小排量增加4处去重孔高性能发动机曲轴承受的扭矩也在不断增大，此时的扭（a）EA111-1.6L曲轴（b）EA211-1.6L轻量化曲轴转疲劳破坏已逐渐成为曲轴主要的失效形式。同时，图1两种系列代表性机型的曲轴结构比较2016年国家颁布JB/T12662—2016《内燃机曲轴扭转疲可见，经过工艺改进和零部件结构优化后的EA211劳试验方法》。系列发动机的动力性获得了很大提升。新系列的曲轴以EA111和EA2

7、11系列小排量发动机作为试验对看似纤细、刚性差，然而所传递的功率和扭矩较EA111象进行曲轴疲劳强度的试验研究。图1为两种系列发高。虽然在采用圆角感应淬火的强化工艺后，工件最薄-40-汽车技术朱正德：基于现代试验技术的小排量发动机曲轴疲劳强度的试验研究弱且危险的圆角部位强度会提高，但仍有必要对曲轴弯的“配对升降法”。以出现相反试验结果的一对数（Si和曲、扭转疲劳强度的性能试验予以验证。Si+1）构成随机抽样的单一个体Sti，取（1）式中Si和Si+1分表1EA111和EA211曲轴的基本情况别在出现相反结

8、果的相邻两级试验载荷。EA111（1.4EA111EA211（1.2L/1.4EA211（1.2TSI/机型14L/1.6L）（1.4TSI）L/1.6L）1.4TSI）材料球墨铸铁锻钢球墨铸铁锻钢(强化)23圆角滚压圆角滚压圆角感应淬火圆角感应淬火工艺结构传统结构传统结构轻量化细巧结构轻量化细巧结构表2EA111和EA211主要机型曲轴传递动力概况机型EA111EA211切割段切割