目   录

第一章  绪论 4

1.1  选题的目的及意义 4

1.2  国内外发展情况 5

1.3  研究方案 7

第二章  理论基础 8

2.1  疲劳强度简介 8

2.2.1 曲轴的结构及其设计 8

2.2.2 曲轴的应力和变形的计算 10

2.3有限元分析 12

2.3.3曲轴力学基础 14

2.3.4曲轴的有限元分析 17

22

第三章  四缸发动机曲轴有限元分析模型的建立 23

3.1  曲轴飞轮组 23

3.2 Pro/ENGINEER软件的简介 24

3.2.2 Pro/MECHAINICA 模块 26

3.4实体模型的建立 26

3.5 曲轴有限元模型的建立 27

3.5.1 模型简化的基本原则 27

3.5.2 基本单元的确定 27

第四章 四缸发动机曲轴疲劳寿命分析 28

4.1 三维有限元建模 28

4.1.1 曲轴载荷的分析和处理 28

4.1.2 有限元网格划分 29

4.1.3 物性材料的定义 30

4.2三维有限元计算结果 31

结束语 38

参考文献 39

致谢 40

结束语

曲轴是发动机的主要传动零件，曲轴的结构形状复杂，其断面沿轴线方向急剧变化，引起曲轴的应力分布极不均匀，加之受力状况周期性变化，使曲轴的应力状况更为复杂。为了保证曲轴的使用寿命，本文应用计算机仿真技术，以有限元分析软件ANSYS为平台，在对发动机曲轴进行实体建模、有限元建模、静强度分析和疲劳特性的模拟的基础上取得了如下主要成果：

(1)通过建立包含曲轴的系统有限元模型，应用接近实际情况的约束和载荷，成功进行曲轴一个周期内不同时刻静力分析，得到相应的主应力分布云图，为曲轴的疲劳强度的计算提供了参考。

(2)曲轴位移分析和扭矩分析的结果与预期的基本一致，说明本文建立的计算模型可以在实际中进行应用。

(3)在有限元结构分析的基础上对曲轴进行疲劳强度的计算，以验证曲轴的可靠性及安全性，并对曲轴进行弯曲疲劳试验，利用配对升降法分析试验结果，试验结果与有限元分析结果基本一致，说明本文对于曲轴疲劳的研究方法是可行的，从而节约了大量的设计时间及设计成本。