活塞位移活塞的速度活塞的加速度曲柄连杆机构中的作用力气缸内工质的作用力机构的惯性力本章小结第章曲轴的设计曲轴的结构型式和材料的选择曲轴的工作条件和设计要求曲轴的结构型式曲轴的材料曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计曲柄销的直径和长度主轴颈的直径和长度曲柄平衡重油孔的位置和尺寸曲轴两端的结构曲轴的止推曲轴的疲劳强度校核作用于单元曲拐上的力和力矩名义应力的计算本章小结成曲柄臂的创建，如图所示。创建第平衡块同样的方法绘制草图，创建平衡块，结果如图所示。图拉伸结果图拉伸结果图拉伸结果曲轴曲拐部分的镜像连续选取模型树已经创建好的所有特征，选择组命令，然后对组进行镜像，完成特征的创建，如图所示图曲轴对称部分的镜像创建曲轴前端特征运用拉伸工具创建曲轴前端轴颈及轴颈处凸台部分新建基准平面，拉伸去除材料，完成前端键槽的创建。创建曲轴后端特征同样的方法拉伸生成曲轴后端轴颈部分。去除材料，调整去除材料方向，完成曲轴后端部分的创建。细化曲轴两端特征在曲轴两端平面上，运用孔工具，阵列工具，添加孔。最后结果如图图所示。图曲轴前端特征图曲轴后端特征创建倒圆角及油孔运用倒圆角命令，分别对曲轴主轴颈连杆轴颈与平衡块连接处的边进行圆角修整。运用旋转工具，新建基准轴，选择去除材料，创建油孔。最后结果如图所示图曲轴整体特征对软件的介绍软件是融结构热流体电磁声学于体，以有限元分析为基础的大型通用软件，它由美国宾夕法尼亚州匹兹堡的公司开发，可广泛应用于机械制造石油化工轻工造船航空航天汽车交通电子土木工程水利铁道日用家电生物医学等众多工业领域及科学研究。具有强大而广泛的分析功能体化的处理技术完善的开放体系。曲轴的有限元分析曲轴受力条件与简化曲轴在运动过程中，由于主轴颈上后到约束，而连杆轴颈上受到相应的合力，所以对于曲轴的受力来说是复杂的合力，由表可以看出，在曲轴第三个曲拐处受到的力是最大的，所以在曲轴第三个曲拐受力最大的情况下进行分析，要进行有限元化并分析，需要对曲轴进行相应的曲轴网格划分与节点划分，做个完全瞬态分析，而由于计算机的配置等诸多方面的因素，使得需简化模型，降低模型的复杂程度。曲轴的静力学分析曲轴模型的导入由于使用的建模，所以可以吧中的曲轴模型导入到中，应用接口串联，可以把模型导入到中，如图所示。图导入到中的曲轴模型曲轴体分割与整合由于曲轴的受力情况，在进行节点划分前需要进行体分割，才能在受力点位置产生节点，否则在网格划分的过程中可能出现网格未扫描出节点，从而对分析的结果产生影响。先对模型坐标系进行空间平移，移动到所要的分割平面位置，在利用布尔运算，对轴实体模型进行体分割，然后继续移动坐标系，重复分割实体模型，在旋转坐标，对轴方向上进行分割，最后还原坐标系。最后结果如图所示。同样利用布尔运算，对体分割后的实体模型进行布尔加运算，进行体整合，整合成为体的实体模型。网格划分与材料设置定义属性单元类型，编辑单元类型，添加确定为。图模型的分割属性材料设置，定义材料模型材料属性和模型组合弹性模量输入为，泊松比为，在中输入密度铸铁为，如图所示。图材料弹性模量和泊松比图图材料密度利用网络划分工具,对曲轴模型进行网格划分，结果如图所示。图网格划分加载与求解约束条件的施加,对于曲轴的约束，先选取主轴颈上受力的节点，在个主轴颈上分别对节点其施加全约束。载荷的施加,对于连杆轴颈上力的施加，是个完全的瞬态分析，个轴颈受到的力分别为，。计算求解，在施加约束和载荷完毕后，求解当前载荷步，如图所示。图计算求解通用后处理曲轴瞬态位移，如图图所示，在缸点火的条件下，最大位移量为。图总位移轴的位移解，如图所示，在轴位移的极大值为，极小值为。图轴的位移解轴的位移解，如图所示，在轴位移的极大值为为，极小值为。图方向的位移解轴的位移解，如图所示，在轴位移的极大值为为，极小值为。图轴的位移解轴的应力解,如图所示，在方向应力的极大值为为，极小值为。图轴的应力解轴的应力解,如图所示，在轴应力的极大值为为，极小值为。图轴的应力解轴的应力解,如图所示，在轴应力的极大值为为，极小值为。图轴的应力解本章小结本章在创建曲轴的过程中，主要采用了拉伸和旋转除料进行特征创建，另外还有倒角及倒圆角等特征，完成了发动机主要零部件的模型创建，为下步有限元分析以及工程图的创建做好了准备，而对于曲轴的有限元分析，通过对瞬态的分析，求得了曲轴在受到最大的力时所产生的位移，缸的曲柄臂和连杆轴颈受到的力最大，和曲轴受力时最危险的部位，这为今后设计曲轴时对于强度的计算与考虑起到了定的作用。结论在完成整个设计过程后，总结了以下结论首先经过几种方案的比较，最终确定了设计方案，本设计以汽油机作为参照，确定了相关参数，以便进行下步的设计计算。以传统运动学和动力学的理论知识为依据，对曲柄连杆机构的受力进行了系统的分析，并以此作为零件强度刚度和和磨损等问题的依据。在此基础上，又进行了动力学方面的理论分析，重点分析了活塞的运动规律。对曲柄连杆机构的主要零部件曲轴零件进行了主要参数的设计计算，并通过校核检验尺寸选取的是否合适。分析了曲轴的工作条件，总结应满足的设计要求，合理选择材料，以满足强度和刚度的校核。应用三维软件建立了曲柄连杆机构中曲轴零部件的实体分析模型。运用软件的有限元分析模块模拟研究了曲轴静力分析下的情况特性，有限元分析表明，在对曲轴进行静力学分析过程中，缸的曲柄臂和连杆轴颈受到的力最大，为危险截面。毕业设计虽已完成了，但由于实际经验缺乏，知识水平的局限，加上时间较仓促，设计中还存在很多不足之处，有许多地方还需要改进，在此感谢老师的批评指导。参考文献丁培杰,吴昌华柴油机曲轴计算方法发展的回顾现状与展望汽车发动机工程张保成,张先林,苏铁雄汽车发动机曲轴动态设计技术研究现代车用动力尤小梅,马星国发动机曲轴动力学仿真研究沈阳工业学院学报周龙保内燃机学北京机械工业出版社杨连生内燃机设计北京中国农业机械出版社吴兆汉内燃机设计北京北京理工大学出版社张小虞汽车工程手册北京人民交通出版社徐兀汽车发动机现代设计北京人民交通出版社，苏铁雄,张儒华,蔡坪等利用有限元法研究曲轴弯曲应力的变化规律陆际青汽车发动机设计北京清华大学出版社龚曙光，谢桂兰操作命令与参数化编程北京中国农业机械出版社臧杰汽车构造上册北京机械工业出版社，刘必荣基于的柴油机曲轴应力分析盐城工学院报徐波,陈国华,王晓瑜种对整体曲轴有限元分析模型的改进小型汽车发动机与摩托车致谢在本设计完成之际，首先向我最尊敬的导师朱荣福老师致以最诚挚的敬意和最衷心的感谢。几个月以来，他不遗余力地对我的设计进行了指导。在我毕业设计这段时间，无论是在学习还是在生活上，都给予了我无微不至的关怀，同时还要感谢王强老师。他们以其渊博的知识，宽厚的胸怀无私的敬业精神以及严谨的治学态度和开拓进取的精神激励着我，并言传身教，身体力行地不断培养我思考，深入探索，解决实际问题的能力，使我受益匪浅。本设计之能完成，朱荣福老师给与了关键性的技术指导，并指明了研究的方向，朱老师虽然平日里工作繁多，但在我做毕业设计的过程中，特别在说明书的撰写和修改上给予了我悉心的指导，特此向两位老师表示衷心的感谢和敬意,此外还要感谢那些给予过我关心帮助的老师和同学，正是有了大家的关怀鼓力和我自己的努力，此设计才得以顺利完成。同时还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下良好的汽车专业知识的基础，为我们以后的工作实践做好了铺垫。毕业设计虽已完成了，但由于知识水平的局限，实际经验缺乏，设计还存在许多不足，有很多地方需要改进。例如对于平衡重的设计，以及曲柄连杆机构中其他零部件的具体设计校核以及对零件的建模后的运动干涉分析。对于这些不足，我会在今后的工作生活中努力去改正，并利用自已所学到的知识，为社会作更多的贡献，成为个对社会有用的人。摘要本设计以发动机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件曲轴等进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机有限元分析。首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果。其次分别对曲轴进行详细的结构设计，并进行了结构强度和刚度的校核。再次，应用三维软件建立了曲柄连杆机构中曲轴的几何模型。而曲轴，作为发动机的主要运动部件，其性能优劣直接影响到发动机的可靠性和寿命。在周期性变化的动载荷作用下，曲轴内将产生交变的弯曲应力和扭转应力，极易在过渡圆角等应力集中部位发生弯曲疲劳破坏和扭转破坏。随着发动机的不断强化，曲轴的工作条件愈加苛刻。本文对发动机曲轴进行符合实际条件的建模，采用对其进行三维有限元分析，研究了整体曲轴的变形和应力状况，根据应力响应结果并结合材料特性，校核了载荷下的强度，为发动机曲轴改进设计中的分析提供了理论依据。关键词发动机曲柄连杆机构受力分析曲轴有限元分析目录摘要第章绪论选题的目的和意义国内外的研究现状设计研究的主要内容第章曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构的类型及方案选择曲柄连杆机构运动学活塞位移活塞的速度活塞的加速度曲柄连杆机构中的作用力气缸内工质的作用力机构的惯性力本章小结第章曲轴的设计曲轴的结构型式和材料的选择曲轴的工作条件和设计要求