如此一来，国内外对曲轴的制造工艺甚是重视，都在技术层面或者加工工艺上寻 求突破，获得改善，最大限度地希望延长曲轴的工作寿命。论文网

另外，柴油机曲轴长期工作在高速运转的情况下，很容易出现疲劳失效、断裂， 从而影响整台机器的工作寿命以及可以长期工作的可靠性。疲劳断裂和连杆轴颈磨损 是曲轴主要疲劳破坏来由，应该把曲轴的强度计算、校核等问题放在曲轴设计的重点 部分，希望能强化曲轴的抗弯疲劳强度、扭转刚度。

1。2 国内外研究现状及存在问题

1。2。1 曲轴设计研究现状

1。2。2     有限元法在研究柴油机零部件动态特性中的应用

1。2。3 存在问题

1。3 课题研究的主要内容

本课题以曲轴结构设计，校核为主，设计时会考虑如下几点：

①为降低运动时所能产生的离心力也为了减小整体质量，曲轴轴颈往往制成 中空结构；

②为减小应力集中，曲轴主轴颈、曲柄销与曲柄臂连接处制成过渡圆角状；

③连杆轴颈表面开设有出油孔，起到润滑效果，也用于引出、引入机油。 校核要求：材料选型适当，便于制造；

足够的疲劳强度，提高曲轴工作可靠度和稳定性，减小应力集中； 足够的扭转和弯曲强度，不至于曲轴变形过大； 满足使用要求的寿命需要曲轴轴颈有良好的耐磨性； 曲柄平衡性良好，减少振动和轴承主载荷。文献综述

1。3。1 曲轴结构尺寸设计

选用 4125A 型柴油机曲轴组作为分析研究对象，采用整体曲轴进行计算，载荷 及边界条件都尽可能得接近实际工作状况。依据实际经验，在最高爆发压力时，曲轴 承受着多种作用力：缸内气压力、往复惯性力、离心惯性力和飞轮等输出功率端的扭 矩，这时候曲轴的变形和所受压力最大。曲轴在最高爆发压力时连杆轴颈径向载荷的 峰值可以根据柴油机的结构参数和示功图得到。进而求得连杆轴颈受力载荷随曲轴转 角的变化情况。然后在该四缸柴油机的具体发火次序下对整体曲轴计算，找到曲轴应 力最大处，依据柴油机设计手册中合格系数的衡量标准式，算出曲轴的疲劳安全系数， 校核曲轴的强度是否够高。

参数优化：从过渡圆角处应力影响因素着手，有以下几点：曲柄厚度、曲轴圆角 大小、曲柄销长度。具体研究时，可以在原尺寸基础上改变其数值大小，然后将所受 应力大小与改变之前对比，进而分析影响因素[3]。

单拐模型轴颈上承受载荷变化和曲轴整体承受载荷变化大抵相同。柴油机工作粗 暴（即在最高爆发压力时），取某一气缸进行计算，加载的方式以轮廓线显示，函数 面积力加载在单拐轴颈实体模型上。以往的实验数据显示，越是增加曲柄销的长度， 会带来不好的影响，那就是曲轴主轴颈过渡圆角处所受应力也越大。当增大到一定值 时,最大应力值增加比较明显，而主轴颈处最大应力值增加不明显。因此，设计曲轴 结构在考虑到柴油机尺寸的限制以及各种其他因素的影响前提之下,曲柄销的长度不 适合太大，其数值应尽量小。显而易见，合理选择曲柄销长度的重要性[4]。

1。3。2 建模要求

用 Pro/E 软件建立起曲轴三维模型，在 ANSYS 中以 IGES 的文件格式将 Pro/E三维模型导入，建立有限元模型。或者搭建 Pro/E  和 ANSYS 两个软件的连接接口将三维模型导入 ANSYS 中。 曲轴组结构复杂，建立三维实体模型时不可能将所有细节都考虑周全，面面俱到。来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-

所以这时可以将一些小的倒角和圆角、油孔忽略不计，而且也避免了划分网格时产生 不良单元。曲柄过渡圆角处是曲轴的薄弱环节，承受应力最大，要格外重视该处的网 格划分。