大功率柴油机的曲轴设计

计算中没有、也不可能考虑动力放大效应。 只有动力响应计算才能真 正求出曲轴各节点的最大和最小应力，进行正确的强度评判，这就是 曲轴动力分析的必要性。
模型：曲轴的动力计算模型必须是三维的，但网格应比静力模型 稀疏，以减小过大的计算工作量。 由于在有限元计算中先求出的是节 点位移，然后再求应力，对其动应力感兴趣的部位，可在求出该部位附 近节点位移的基础上，对该部位加密网格重新计算，用再分析的办法 提高所求动应力的精度。
与语言与思维同一论和语言决定论不同的是，思维语言独立论则 完全割裂二者的关系，认为思维先于语言而产生，离开了语言，思维也 可以进行。 坚持这些理论的人认为用表示颜色的词语之前，就已经能将它们区分开来了。 他们还 会使用手势和表情表达自己的思维。 语言学家皮亚杰也认为儿童在能 使用语言进行推理之前，就有可能正确地进行某些简单的推理，他还 举出了很生动的例子。 儿童能按大小的顺序排列三根棍子，如 a>b>c， 并 正 确 地 推 理 出 ，如 果 a 大 于 b，b 大 于 c，那 么 a 就 大 于 c，这 是 他 能 在运用语言进行推理活动之前就能做到的。 他据此认为许多思维智力 活动在没有言语时就已出现。 人类在语言产生之前漫长的历史过程只 能用手势等肢体语言进行交流，但他们也有一定的思维水平。
1.曲 轴 的 静 力 分 析 模型：最近三十年来曲轴的静力计算模型有了巨大的变化。 在 70
年代曲轴是用连续梁和空间刚架模型进行分析的，求出的应力只能反 映名义应力，还要乘应力集中系数。 由于曲轴各轴段并不具备力学上 “梁”的特征，这些模型的计算精度很差，根本不能满足设计的需要。 经 过近年来的研究，现已明确，曲轴的静力计算模型必须是三维实体的。 模型中网格的疏密分布应根据计算的目的决定，对主轴颈、连杆颈和 曲柄等部位，网格可划分得比较稀疏、均匀，而对连杆颈和主轴颈圆角 部位以及润滑油孔附近可根据计算目的的不同进行不同程度的加密。 为确保计算精度，连杆颈和主轴颈圆角部位的最小单元边长应不大于 1mm～2mm（或者在子午面的圆角半径 处— ——1/4 圆 内 应 有 不 少 于 7－9 个节点）。
曲轴计算的边界条件 边界条件的正确模拟对确保结构计算的精度是至关重要的。 曲轴 是装配在机体之中的，因此对曲轴计算边界条件唯一正确的模拟就是 在曲轴计算模型中计入机体，并用各种办法（如前所述）将二者在相应 部位连接起来。 机体本身则按照弹性支承的位置设置支承。
2.曲 轴 的 动 力 分 析 计算实践表明，尽管曲轴的计算工况很密，每隔 5 度一算，求出的 σmax 和 σmin 很可能仍不是相应节点的最大和最小应力 ，因为在静力
大的。 所以为了确定危险工况 ，可以采用简化模型 。 简化模型的特点就 是网格分布比较均匀，也就是说，在计算模型中不考虑由于几何形状 突变引起的应力集中，这可以大幅度减少节点数，从而大幅度减小计 算工作量。 这样的模型对计算应力集中部位的应力会带来较大的误 差，但不影响确定危险工况，因为整体曲轴各部分的应力分布规律对 精细模型和简化模型都是差不多的，差别仅仅是在数值上。 根据简化 模型求出的危险工况的曲轴转角，再用精细模型分析整根曲轴，最后 求出计算者关心的连杆颈和主轴颈圆角部位等处的应力。
语言决定论者认识到了语言对人的认知活动、思维方式的巨大影 响作用，但他们夸大了这种影响作用。 根据他们的观点推论，各个国家 和民族的语言不同，那么他们对世界的看法就不同，就不存在人类各 民族都认同的关于客观世界的科学知识了。 事实上，尽管人类的世界 观一定程度上受到他所使用的语言的影响，但最终起决定作用的仍然 是世界自身的客观状态。
为了确定初始条件，对大功率柴油机，曲轴的动力分析要计算 3 个工作循环；对中小功率柴油机，计算的工作循环个数还应多一些。 在 计算第 1 个工作循环时，各节点位移、速度和加速度的初始值均取为 零，在第 1 个工作循环计算结束时求得的各节点的位移、速度和加速 度，即末参数，取作这些节点在第 2 个工作循环的初参数，同样，第 2 个工作循环计算求得的各节点末参数取作第 3 个工作循环这些节点 的初参数 。 依此类推 ，如果需要迭代可一直继续做下去 。 最后一个工作 循环的计算结果才是计算者感兴趣的曲轴动力响应计算的结果。
科技信息
○机械与电子○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2009 年 第 31 期
大功率柴油机的曲轴设计
戴军 （常州轻工职业技术学院 江苏 常州 213164）
【摘 要】介绍了大功率柴油机曲轴设计的方法和原则。通过对静力和动力的综合分析，解释了曲轴设计中的关键问题，为大功率柴油机的 曲轴设计提供了一种实用的设计方法。
0．前 言
在柴油机发明后投入运用的早期，扭转振动曾是引起曲轴断裂的 主要原因。 随着研究工作的开展，人们对曲轴扭振有了比较深入的认 识，分析理论、方法和计算程序都已成熟，并已形成了独立的体系。 柴 油机长期的运用实践还表明，除扭振外，连杆颈和主轴颈的圆角部位 以及曲轴上的润滑油孔（主要是连杆颈上的）附近的应力集中，也是造 成曲轴破坏的重要原因，必须予以仔细分析。 这只有通过整根曲轴的 静力和动力分析才能解决。
语言决定思维论者则从另一个角度考虑二者的关系，认为思维是 无声的语言，语言是思维的外在表现。 19 世纪法国语言学家洪堡特说 过：每一个人，不管操什么语言，都可以看作是一种特殊世界观的承担 者，世界观本身的形成要通过语言这一手段才能实现……
每种语言都有各自的世界观”(伍铁平，1990．P32)。 美国语言 学 家 沃尔夫也认为使用不同语言的人的世界观是不同的。 他说：任何个人 都没有自由来完全不偏不倚地描述自然，既使在他认为自己是最自由 的时候，他也是被迫采取了某些方式解释。 在这些方面，最接近自由的 人，就是那些熟悉许多种差别很大的语言体系的语言学家。 到目前为 止，还没有— ——个语言学家具有这样的能力。 这样，就导致一个新的相 对论原理。 这个原理认为：同一个物理论据，并不是能使所有的观察者 都得到相同的宇宙图景，除非他的语言背景是类似的或者能够以某种 方式互相校定。 ”(伍铁平，1990．P34)。 语言学家萨皮尔也认为“使用不 同语言的各社会成员所生活的世界是各种各样的许多个世界，而不是 具有不同标志的一个同样的世界。 ”(伍铁平，1990.P33)。 他甚至认为真 实世界也是建立在语言习惯的基础上的。
在柴油机工作时曲轴相对机体在不停地旋转，连杆相对曲轴也在 不停地摆动。 因此，在计算模型中有两个部件的节点坐标相对第 3 个 部件是变化的。 为要精确模拟曲轴的受力情况，考虑各工况曲轴、机体 和连杆三者节点坐标的变化是必需的。 由于计算的是曲轴，曲轴的网 格划分得比较密，在模型中认为曲轴不动，令机体与连杆围绕曲轴运 动是比较方便的。
在曲轴的动力分析模型中，主轴颈与主轴瓦以及连杆颈与连杆瓦 之间应考虑油膜，也就是说，在计算模型中认为曲轴是支承在油膜上 的，作用于连杆颈上的连杆大端离心力和缸内气体力与活塞连杆组往 复惯性力的合力也是通过油膜传递的。 主轴颈上随时间变化的载荷曲 线通过主轴瓦的油膜厚度计算求得，而油膜厚度计算时所用的载荷数 据取自曲轴的静力分析。 也就是说，如果在曲轴的静力分析模型中，主 轴颈表面各节点是通过接触计算与主轴瓦内表面相连的，这些表面节 点的接触内力按时间变化的曲线就是主轴瓦油膜厚度计算的载荷曲 线。 连杆颈上的载荷曲线通过连杆颈轴瓦的油膜厚度计算求得，而油 膜厚度计算时所用的载荷数据取自常规的柴油机动力学计算。
3.结 语
本文为柴油机的曲轴设计提供了一种设计方法，具有普遍的实际 指导意义，能应用于实际产品设计过程中 ，尤其适用（下转第 130 页）
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科技信息
○高校讲坛○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2009 年 第 31 期
思维与语言
杨慧芳 （甘肃政法学院 甘肃 兰州 730070）
曲轴的计算工况 任何结构的结构分析主要都是针对其危险工况做的。 但由于发火 次序的影响，在同一时刻柴油机各气缸内的气体力和活塞连杆组往复 惯性力的作用有相位上的差异， 因而不能一目了然地确定危险工况。 确定曲轴危险工况的唯一正确办法，就是对曲轴每一个转角分别进行 计算（对 4 冲 程 柴 油 机 通 常 每 隔 5 度 一 算 ，即 算 144 个 转 角 ），求 出 各 个节点（主要是计算者关心部位的节点）的应力全幅值，产生前几个 （通常取 3 个）最大的应力全幅值的曲轴转角就是危险工况。 曲轴的计算模型通常有几万个节点，算 144 次的计算工作量是很
除了曲轴本身，曲轴的静力计算模型中还应包括机体（含主轴承 座）、主轴瓦、连杆和连杆瓦。 考虑机体是为了模拟约束条件的需要，而 计入连杆则是为了施加外载荷。 机体和主轴瓦可按一体模拟，它们相 互之间的配合关系不用考虑。 连杆和连杆瓦也可同样处理。
由于曲轴的静力分析要算许多工况，各工况主轴颈与主轴瓦以及 连杆颈与连杆瓦的相对位置都是变的，因此连杆颈外表面与连杆瓦内 表面的网格不仅应该相同，而且应该均匀，以便在二者相对位置发生 变化时仍能对这些连结节点进行接触计算处理。 同样，对曲轴与机体 的连结如采用下述第 3 种办法处理，则主轴颈外表面与主轴瓦内表面 的网格也应该相同且均匀。
【摘 要】思维和语言关系问题长期以来一直困扰着众多的哲学家，语言学家和心理学家，尽管学者们提出了各种不同的看法，但他们的观 点大体可分为以下几类，（1）思维，语言等同论，认为思维与语言是同一种东西。 （2）语言决定思维论。 （3）思维，语言独立论。 本文将对上述观点 逐一进行重新思考，指出其中某些失误之处，并提出一些不同见解。
【关键词】柴油机；曲轴；设计 Design of Crankshaft for Great Power Diesel DAI Jun
(Changzhou Institute of Light Industry, Changzhou Jiangsu，213164) 【Abstract】The general design method and principle of crankshaft for great power diesel engine have been introduced. Depending on the comprehensive analysis of the static and dynamic stress，the key problem of crankshaft for diesel engine has been interpreted. A practical design mean of crankshaft for great power diesel engine has been put forward. 【Key words】Diesel engine；Crankshaft；Design