某发动机曲轴的静动态特性分析.doc

摘要：发动机是整个汽车的心脏，而曲轴是所有发动机零部件最为重要的一个零部件，那是因为曲轴在工作状态下一直承受交变载荷，总会产生裂纹，严重的甚至能够产生疲劳断裂。有限元分析可以成为汽车发动机零部件设计的重要信息，从而使之可靠。因此，分析曲轴强度是研究一切的基础，是发动机设计最重要且不可缺少的环节。

本文通过应用ANSYS软件的平台，从不同的角度研究了曲轴的疲劳强度。首先建立了发动机的曲轴三维有限元模型,进行曲轴的静力学分析。其次,对曲轴进行自由模态分析，为优化和改进发动机设计大大减少了不必要的麻烦，为新产品的研究提供了方便。最后通过以上预测出曲轴原有模型存在的危险性和已经完成的曲轴有限元分析的参数化设计，可以较准确的获得最优化的参数组合，从而可以将应力的大小和分布优化到效果最完美的状态。还要从静态应力和动态应力不同的方面进行比较分析新的结构与原有结构。

关键词：曲轴；应力；有限元；优化；ANSYS

目录

摘要

Abstract

第一章  绪论-1

1.1研究背景-1

1.2曲轴常见失效形式-1

1.3国内外研究现状-1

1.4曲轴强度研究方式-2

1.5本文研究目的-3

第二章  发动机以及曲柄连杆机构理论-4

2.1发动机的动力学分析-4

2.2曲柄连杆机构动力学-6

2.3本章小结-7

第三章  曲轴的静力学分析-8

3.1静力学的三维模型-8

3.2有限元分析软件-8

3.3边界条件-9

3.4曲轴的有限元静力学分析-9

3.5曲轴在工况1时的有限元结果-10

3.6曲轴在工况2时的有限元结果-11

3.7曲轴在工况3时的有限元结果-12

3.8曲轴在工况4时的有限元结果-13

3.9本章小结-13

第四章  曲轴的模态分析-15

4.1网格划分-15

4.2载荷的加载方式-15

4.3参数设置-15

4.4结果分析-15

4.5本章小结-17

第五章  曲轴结构优化-18

5.1预测危险以及确定优化方式-18

5.2改进圆角结构-18

5.3圆角尺寸的改进-19

5.4本章小结-20

第六章  结论与展望-21

6.1结论-21

6.2研究展望-21

结束语-22

致  谢-23

参考文献-24