摘 要

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2曲轴有限元分析的现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 2

第2章 曲轴受力分析及ANSYS简介 4

2.1曲轴连杆受力分析 4

2.1.1惯性力 4

2.1.2活塞销处受力分析 5

2.1.3曲柄销处受力分析 6

2.1.4扭矩T 6

2.2 ANSYS简介 7

2.2.1 软件功能简介 7

2.2.2 ANSYS有限元分析步骤 7

2.2.3 ANSYS有限元的单元类型 9

2.2.4 影响有限元法分析精度的因素、 10

2.2.5 ANSYS有限元建模 10

2.2.6 ANSYS有限元边界条件 11

第3章 曲辅有限元分析 12

3.1曲轴概况 12

3.1.1曲轴设计注意事项 12

3.1.2提高曲轴疲劳强度的方法 12

3.2曲轴整体模型建立 13

3.3曲轴有限元分析 13

3.4定义材料属性 14

3.5有限元网格划分 15

3.6加载 15

3.7边界条件处理 16

3.7.1轴预分布载荷计算 16

3.7.2曲轴约束条件处理 17

3.8曲轴有限元分析结果 17

3.8.1应变分析 17

3.8.2应力分析 17

3.8.3第一主应力图 18

第4章 曲轴模态分析 19

4．1结构模态分析的理论基础 19

4.2模态分析的过程 20

4.2.1动态数据采集和频率响应函数或脉冲响应函数分析 20

4.2.2建立结构数学模型 20

4.2.3参数识别 20

4.2.4振形动画 20

4.2.5结构动力修改与灵敏度分析 20

4.3柴油机曲轴模态计算结果与分析 21

4.3.1曲轴自由模态分斩 21

4.4曲轴模态的模态性能及原因分析 24

第五章 总结与展望 25

5.1工作总结 25

5.2论文主要研究工作及结论概括如下 25

致 谢 27

参考文献 28

摘 要

人类社会不断前进，科学技术水平不断提高，人们的科学研究方法不断更新，变得更加便捷和准确。为了帮助人们更加准确更加快速的进行科学研究，有限元分析法在各个研究方面得到了越来越多的应用，可以帮助人们更加形象的处理大量的数据，已经成为了各项研究工作中十分重要的方法。

柴油机的曲轴的结构设计十分复杂，对于加工的工艺水平的要求也非常高，柴油机曲轴的设计和工艺直接影响到柴油机的安全性。曲轴零件的圆柱度和过度的角度表面粗糙度的设计水平进行了大量的测试。

本文以某型柴油机为例，利用有限元分析方法对曲轴三维模型进行建模和网格划分，然后进行应力分析和模态分析。为柴油机曲轴的研究和制造提供准确的数据和理论支持。

Summary

As the human society continues to advance and the level of science and technology continues to increase, people’s scientific research methods are continuously updated and become more convenient and accurate. In order to help people conduct scientific research more accurately and rapidly, the finite element analysis method has been applied more and more in various research areas. It can help people to process a large amount of data more vividly and has become very important in all research work. Methods.

The structural design of the crankshaft of the diesel engine is very complex, and the requirements for the processing level of the engine are also very high. The design and the process of the crankshaft of the diesel engine directly affect the safety of the diesel engine. Extensive testing has been performed on the design level of the cylindricity and excessive angular surface roughness of crankshaft parts.

In this paper, a diesel engine is taken as an example. The three-dimensional model of the crankshaft is modeled and meshed by finite element analysis. Then stress analysis and modal analysis are performed. Provide accurate data and theoretical support for the research and manufacture of diesel crankshafts.

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

柴油机是一种常见的动力装置，它应用广泛，无论是在交通运输还是在工业上，都发挥着非常重要的作用。

第一台柴油发动机于十九世纪在欧洲生产，柴油发动机的性能不断提高，并伴随着科学技术的发展。人们对柴油机提出了更高的要求，要求柴油机除了提供良好的动力性能之外，还要满足安全性、环保性等心性能，为此人们也研究开发了多项技术来确保柴油机的安全可靠性以及绿色环保性^[1]。

柴油机曲轴是柴油机的核心运动部件，结构复杂，加工难度较高。同时，曲轴的工作环境恶劣，需要承受复杂多变的弯曲和扭转应力。

曲轴强度对于柴油机的安全性和可靠性起到了决定性的作用，必须着重的分析曲轴的强度，来确保柴油机的安全性的可靠性。与此同时，曲轴的刚度也非常关键，只有确保曲轴具有足够的刚度才能减少由纵向运动和扭转运动引起的附加应力。才能使曲轴在严苛的工作环境中减少故障，从而有效的延长柴油机的寿命，因此为了提高柴油机的安全性和可靠性，研究柴油曲轴的强度和刚度是至关重要的。

曲轴的设计过程非常复杂，需要考虑许多因素。现在的计算机科学发展迅速，已经有很多研发工作者利用计算机软件对设计的产品进行模拟的设计以及装配，并且通过数据计算分析设计的合理性，这些技术大大缩短的研究和设计周期，在便捷的同时也提高了设计的准确性和合理性。也为实际的生产制造提供了精准有力的理论支撑^[2]。

目前，大多数工作人员在分析柴油机曲轴设计的合理性时往往采用有限元分析。通过预处理模块对计算模块和后处理模块三个过程进行分析，得出了曲轴疲劳强度的结论。