1。2。3 存在问题 3

1。3 课题研究的主要内容 4

1。3。1 曲轴结构尺寸设计 4

1。3。2 建模要求 5

1。3。3 动力学分析 5

第二章 4125A 型柴油机曲轴组的设计计算 6

2。1 曲轴设计要求 6

2。1。1 曲轴工作条件 6

2。1。2 选择材料 8

2。2 曲轴的结构设计 8

2。3 曲柄连杆机构受力分析 9

2。3。1 曲柄连杆机构运动学 9

2。3。2 机构三大组件的运动规律 11

2。3。3 中心曲柄连杆机构中的作用力分析 12

2。4 本章小结 16

第三章 曲轴建模与有限元网格划分 17

3。1 建立曲轴三维模型 17

3。1。1 Pro/E 软件知识介绍 17

3。1。2 曲轴三维建模 17

3。2 曲轴有限元建模 18

3。2。1 ANSYS 软件基本了解 18

3。2。2 建立有限元网格模型 18

3。2。3 选择曲轴有限元分析单元 19

3。3 本章小结 21

第四章 曲轴模态分析 22

4。1 有限元模态分析步骤 22

4。2 4125A 型柴油机曲轴模态分析 23

4。2。1 约束模态分析计算 23

4。3 约束模态结果后处理 24

4。3。1 结果分析 28

4。4 本章小结 29

第五章 曲轴瞬态动力学分析 30

5。1 瞬态动力学分析的数值解法 30

5。2 ANSYS 中瞬态动力学分析 32

5。2。1 曲轴边界条件和载荷的确定 33

5。2。2 曲轴结构的瞬态动力学分析计算 34

5。3 结果分析 42

5。4 本章小结 43

结论与展望 44

致谢 45

参考文献 46

第一章 绪论

1。1 课题研究的目的与意义

曲轴不但工作情况复杂，工况恶劣，而且在加工柴油机五大主要部件（曲轴、连 杆、缸盖、机体、凸轮轴）中，其质量要求也是最高的。曲轴的疲劳强度和扭转刚度 要满足工况条件，轴颈各表面需耐冲击、不易磨损，工作状态平稳均衡。所以在曲轴 的制造过程中有关材料选择，表面热处理，动平衡，尺寸精度，粗糙度等方面有着很 高的标准。本课题会对材料选型作出有关设计。

在曲轴的结构设计方面，曲轴的结构尺寸会影响柴油机的总体质量以及总体尺 寸，曲轴的使用寿命也会直接影响柴油机的使用寿命。曲轴的输出端连接飞轮或者配 气机构、燃油泵、润滑油泵等，因此曲轴使用质量好坏直接关联曲轴输出端效率，曲 轴的寿命长短直接关联配气机构等。曲轴由主轴颈、连杆轴颈、曲柄臂、油孔油道、 平衡块、输入输出端等部分组成，曲柄销直径大小会直接影响连杆大端的重量和尺寸， 然而连杆大端大小又会直接对曲柄箱宽度产生影响。曲柄的长度作用着柴油机整体长 度。如果曲轴的结构设计精良，那对柴油机的使用起到绝佳的正面推动作用。