牛瑞霞，詹俊勇，仲太生

（江苏扬力集团有限公司，江苏 扬州 225127）

0 引言

对于一些尺寸和形状趋向标准化和系列化的冲压件，通常适合用高速压力机进行生产，以降低成本、提高劳动生产率[1]。由于压力机不断向高速化和重型化发展，对曲轴的要求也越来越高，曲轴作为压力机的重要零件之一，用来传递运动和动力，在工作过程中，既作高速运转，又要传递较大的扭矩，其刚度和强度在压力机的运转中起到重要作用[2]。由于曲轴承受复杂的交变载荷，容易产生疲劳失效，因而设计时越来越受到重视。本文对某高速机床曲轴进行有限元分析，为优化设计提供可靠的理论依据。该曲轴是由两根曲轴通过联轴器连接，四个支承点支撑在机身上，结构如图1所示。

图1 曲轴机构简图

1 静态分析

1.1 理论计算

该高速压力机是双点压力机，取其中一个曲轴，建立力学模型如图1所示。通过查阅相关资料[3]，通常作用在曲轴上的力可视为均布载荷，支点的距离可看成作用在支撑颈端部r+0.1d处，曲轴材料QT750-4，材料特性：弹性模量 E=1.69×1011Pa，泊松比μ=0.305，材料密度ρ=7090kg/m3。建立计算简图如图2所示。

图2 曲轴简化数学模型

其中曲轴的基本尺寸参数为：

C-C截面的弯矩为弯扭联合作用，但由于弯矩比扭矩大得多，故忽略扭矩计算出的应力比考虑扭矩时只差3%（曲柄转角在公称压力角的情况下）和5%（曲柄转角在90°情况下），故

代入基本参数可得：

弯曲应力为

代入基本参数可得：

式中：Pg——公称压力，N；

dA——曲柄颈直径，m；

la——曲柄颈长度，m；……