直列四缸发动机曲轴ansys分析报告

基于ANSYS的柴油机曲轴有限元分析作者：陈涛来源：《科技资讯》2011年第28期摘要:本课题针对某四缸直列柴油机进行有限元静强度分析。

曲轴采用三维建模软件PRO/E对柴油机曲轴进行了符合实际情况的三维建模。

曲轴模型通过数据接口导入ANSYS,在ANSYS中对曲轴模型进行有限元网格划分。

对曲轴进行静强度分析,研究了单个曲拐的变形和应力状态,检验了曲轴在实际工况下的强度及安全系数。

为柴油机改进设计提供了有价值的理论依据。

关键词:曲轴有限元分析 ANSYS 静强度分析中图分类号:TK423.3 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)10(a)-0109-01曲轴是发动机中最重要的运动部件之一。

曲轴在工作中承受着汽缸内周期性变化的气体压力、往复运动质量及旋转质量惯性力引起的周期性变化的载荷,并对外输出扭矩,因此承受交变的拉伸、压缩、弯曲和扭转的复合应力。

随着柴油机的不断强化,曲轴的工作条件愈加苛刻,保证曲轴的工作可靠性至关重要,其设计是否可靠,对柴油机的使用寿命有很大影响,因此在研制过程中需给予高度重视。

由于曲轴的形状及其载荷比较复杂,对其采用经典力学的方法进行结构分析往往有局限性。

目前先进的方法是利用有限元进行分析预测,评价这些零部件的强度和刚度。

有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法,是分析各种结构问题的强有力的工具,使用有限元法可方便地进行分析并为设计提供理论依据。

1 曲轴实体模型建立及导入1.1 基于PRO/E的曲轴三维实体建模本文的曲轴模型是在PRO/E中建立的,曲轴的主体模型是根据曲轴的结构特点,可先建立一个单拐模型,再通过旋转、平移、合并而成;最后将主体模型与前、后端模型合并成曲轴的整体模型。

在对曲轴进行简化时,参考一些机械结构的计算经验,认为小圆角和细油孔对曲轴整体结构动特性影响很小,在建模时忽略圆角及直径较小的油道,协调好计算精度与计算工作量之间的矛盾。

文章编号：1006-1355（2010）06-0063-04四缸柴油机曲轴的自由模态分析周海超，左言言，鲍林晓（江苏大学振动噪声研究所，江苏镇江212013）摘要：利用CATIA软件建立四缸柴油机曲轴的三维模型，然后再用ANSYS软件对曲轴进行自由模态分析，得出前8阶固有频率和振型。

通过试验手段对实体曲轴的自由模态进行测量得出曲轴的固有频率。

最终将有限元分析结果和试验结果对比表明，两者所得固有频率吻合性较好，有限元分析计算结果是可信的，为曲轴的强迫振动分析和结构优化设计奠定基础。

关键词：振动与波；柴油机；曲轴；有限元法；模态分析中图分类号：TK42；O241.82文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2010.06.015 Free-Vibration Modal Analysis of a Crankshaft of4-CylinderDiesel EngineZHOU Hai-chao,ZUO Yan-yan，BAO Lin-xiao(Institute of Noise and Vibration,Jiangsu University,Zhenjiang Jiangsu212013,China)Abstract:The3D model of a crankshaft of four-cylinder diesel engine is established with CATIA software.Then a free-vibration modal analysis of the crankshaft is carried out with ANSYS code,and the inherent frequencies and the vibration modes of the first8orders are obtained.The free-vibration modes of the crankshaft are verified by testing.Mutual comparison shows that the results of FEA estimation are in good agreement with those of testing.Thus,the result of FEA is creditable.This work can be considered as a preliminary work of forced vibration analysis and structure optimization for crankshafts.Keywords:vibration and wave;Diesel engine;crankshaft;finite element method;modal analysis曲轴是内燃机的主要零件之一，曲轴的破坏事故可能引起内燃机其它零件的严重损坏。

直列四缸发动机曲轴a n s y s分析本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March有限元分析课程报告直列四缸发动机曲轴有限元分析姓名：学号：分数：年月日目录1.引言 .......................................................................................................错误!未定义书签。

2.曲轴有限元模型的建立........................................................................错误!未定义书签。

3.曲轴网格划分 .......................................................................................错误!未定义书签。

确定物理场和网格划分法.............................................................错误!未定义书签。

确定全局网格参数设置.................................................................错误!未定义书签。

确定局部网格参数设置.................................................................错误!未定义书签。

网格质量检查 ................................................................................错误!未定义书签。

调整网格划分 ................................................................................错误!未定义书签。

曲轴建模参数如下：
曲轴受热胀 冷缩 的影 响， 所 以 对 曲 轴 大 端 进 行 Ｘ㊁ Ｙ 方 向 的 约束㊂
（ １） 主轴径直径 Ｄ ｊ ＝ １００ ｍｍ； （ ２） 连杆轴颈直径 ｒ ＝ ８２ ｍｍ； （ ３） 活塞直径 Ｄ ｐ ＝ １２６ ｍｍ； （ ４） 爆发压 ｐ ｍａｘ ＝ １３������ ５ ＭＰａ； （ ５） 连杆质量 ｍ ｒ ＝ ３������ ６３９ ｋｇ； （ ７） 连杆中心距 Ｌ ＝ １５３ ｍｍ；
２６．５３９
２
２８．７４５
３
７．７９９ ７
１５２．００
４
表 ２㊀ 固有频率计算结果
１７４．５８ ５ ３０８．９４ ６
９．１３５ ０ ７．７６０ ５
９．３８９ ０ ８．３９９ ９
４０４．４５
７
４４２．９９
８
９．５９２ ９
５７８．５３
９
７４０．０７ １３．４２６
１０
７．７６８ ７
８４１．６３
１１
９２２．８８ １０．５７９
钢， 参数如表 １ 所 示㊂ 采 用 Ｓｏｌｉｄ１８６ 单 元对 曲 轴 进 行 网 格 划 分 ， 连杆轴颈与曲柄壁的连接处和主轴径与曲柄壁过渡圆角 连接处均采用单元长度为 ３ ｍｍ 的四面体网格 ； 主轴径和连杆 轴颈处采用单元长度为 ５ ｍｍ 的四面体网格 ； 曲柄臂处采用单 元长度为 ８ ｍｍ 的四面体网格 ； 模拟轴承支座采用单元长度为
建立曲轴有限元模型， 如图 ２ 所示㊂ 曲轴材料采用 ４５ 号
１������ ５㊀ 模态结果及分析
型， 表 ２ 为固有频率计算结果， 图 ３ 为典型的振型图㊂
通过分析计算， 得到了曲轴前 １２ 阶的固有频率和固有振

[12]张策．机械动力学[M]．北京：高等教育出版社，2008．1：30-50．
[13]邓江华，冯国胜．柴油机曲轴的静动态有限ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分析及校核[J]．石家庄铁道学院学报，2005，18（1）：58-61．
[14]Xiang Wang．Residual fatigue strength of 48MnV crankshaft based on safety factor[J]．Journal of Central South University of Technology，2005，12（2）：1-90
4.根据动态分析结果，针对该曲轴设计中的薄弱环节，提出改进意见，并在模型中对改进后的结构进行分析；利用该模型，对曲轴进行动态分析；
指定参考文献
[1]胡佳富，胡建立．浅谈柴油机曲轴的热处理工艺及材料的选择[J]．山东内燃机，2002，3：30-33.
[2]韩黎明等．面向21世纪的曲轴新材料[J]．中国机械工程，2000，11（10）：1189-1192．
课题的实施的方法、步骤及工作量要求
1.以SL4105Z增压柴油机曲轴为研究对象，利用pro-e或catia软件，建立该曲轴的三维模型；
2.将该曲轴的三维模型导入anasys软件，划分网格获得有限元模型；（包括模型选择及简化，单元选择，网格划分，选择计算工况，确定边界条件及确定载荷和约束施加）
3.利用该模型，对曲轴进行动态分析；
本毕业设计以某款柴油机为载体计算分析了曲轴的静态性能和动态特性并利用试验优化技术对曲轴进行了改进设计和多种方案的试验比较得到了试验指标下的显著性影响因素为今后的曲轴设计提供了一些科学依据和可行性方案
三江学院
毕业设计（论文）任务书
机械工程院（系）

基于ANSYS的直列四缸发动机曲轴强度分析
王乐;王立伟;赵飞鹏;梁健伟;王洋
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2022(51)7
【摘要】在汽车发动机的众多构件当中,曲轴是发动机中最重要、承载最复杂的零件之一,也是典型的易损件之一,被喻为发动机的脊梁骨,其强度会影响到整机的工作性能。

以某直列四缸发动机曲轴为例,运用了SolidWorks软件建立了直列四缸发动机的三维模型,并且应用Ansys Workbench软件模拟分析了直列四缸发动机点火后的静态特性。

首先介绍了直列四缸发动机曲轴,然后进行有限元分析,建立有限元模型和各部件之间的约束,包括曲轴与连杆之间的转动副、连接杆与活塞之间的转动副和活塞与缸体之间的移动副等,随后进行网格划分,施加力与约束等,最后进行应力求解,得出其在点火做功时的应力应变云图和位移云图,并且研究其应力和应变状态。

通过Ansys分析结果可以看出其应力、应变分布及位移变化,这对于后面的设计优化曲轴结构具有重要意义。

【总页数】5页(P179-182)
【作者】王乐;王立伟;赵飞鹏;梁健伟;王洋
【作者单位】西安石油大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U464.133
【相关文献】
1.基于ANSYS Workbench的某活塞发动机曲轴有限元模态分析
2.基于ANSYS Workbench车用柴油发动机曲轴强度有限元分析
3.基于ANSYS的某增程式发动机曲轴的静力学与振动模态分析
4.基于CATIA与ANSYS workbench的四缸发动机曲轴有限元分析
5.基于ANSYS的发动机曲轴有限元静力与模态分析
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目录1.绪论 (2)1.1研究背景 (2)1.2研究内容 (2)1.3所用软件的介绍 (2)2曲轴的CATIA三维建模 (3)2.1.创建第一平衡重 (3)2.2创建第一曲拐及第二平衡重 ..................... 错误!未定义书签。

2.3创建第二轴颈及第三平衡重 (6)2.4创建第二曲拐及第四平衡重 (8)2.5通过镜像创建四缸发动机的全部曲拐及平衡重 (10)2.6创建曲轴前端特征 (11)2.7创建曲轴后端特征 (19)2.8 完成曲轴的完整模型，并保存 (22)3.曲轴的ANSYS有限元分析 (23)3.1CATIA文件导入ANSYS并显示实体 (23)3.2网格划分及添加约束 (23)3.3进行模态分析前处理 (24)3.4开始进行模态分析 (25)3.5进行扩展模态分析 (26)3.6结果分析 (35)4.结论 (35)参考文献.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．361.绪论1.1研究背景1.2研究内容某曲轴的有限元分析或模态分析，用catia软件进行三维实体建模，然后生成的实体导入有限元分析软件Ansys中进行曲轴的强度分析和模态分析。

1.3所用软件的介绍(1)CATIA软件：CATIA是法国达索飞机公司开发的高档CAD/CAM软件。

目前在中国由IBM公司代理销售。

CATIA软件以其强大的曲面设计功能而在飞机、汽车、轮船等设计领域享有很高的声誉。

CATIA的曲面造型功能体现在它提供了极丰富的造型工具来支持用户的造型需求。

比如其特有的高次Bezier曲线曲面功能，次数能达到15，能满足特殊行业对曲面光滑性的苛刻要求。

而我们现在所用到的CATIA的功能是三维实体建模！(2)Ansys软件：ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I －DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。

基于ANSYS的WD615发动机曲轴的应力分析及可靠性分析摘要：曲轴作为发动机最重要的部件，其静刚度的好坏直接影响发动机的工作性能及使用寿命。

目前我国对发动机曲轴的静态特性的要求日渐苛刻，曲轴的疲劳失效将使发动机运转发生故障。

本文运用Ansys有限元分析软件对WD615发动机曲轴进行应力分析，主要分析其在承受最大外力载荷时所发生的应力集中和变形情况，为提高发动机的可靠性和使用寿命提供理论依据，具有实际应用价值。

关键词：曲轴；应力分析；有限元法引言曲轴为发动机的重要部件之一，在发动机的设计以及改进的过程中占有很重要的地位，它是发动机的主要旋转部件。

WD615发动机曲轴结构比较复杂，工作过程中曲轴内部会产生弯曲应力以及扭转应力，应力集中达到一定程度的时候，曲轴会产生失效或者断裂。

本文对WD615发动机曲轴进行应力分析，求解WD615发动机曲轴部件的局部应力和曲轴整体的应力分布以及曲轴在工作状态中的变形量。

1.WD615发动机曲轴的工作状态分析发动机工作过程中，气缸内气体燃烧产生气体爆发力并作用到活塞上，再通过连杆作用到曲轴上，曲轴在工作的过程中内部会产生弯曲应力和扭转应力，如果应力超过发动机曲轴能够承受的极限载荷，曲轴就会产生失效或者断裂现象。

曲轴刚度也很重要，刚度不足将会加剧曲轴的纵向振动和扭振振动，使与曲轴相连的柴油机零部件的工作条件出现恶化，增大柴油机的噪声。

2.WD615发动机曲轴的静态应力分析本文对发动机曲轴的静态应力分析是基于Ansys的有限元结构分析，用Solidworks软件建立曲轴的三维模型，将其导入到Ansys软件建立了WD615曲轴的有限元模型，然后定义分析类型和材料的力学性能，并且还要施加力载荷以及约束边界条件，最后得出应力分析的结果。

2.1 WD615发动机曲轴有限元模型的前处理WD615发动机曲轴为整体锻造模锻件，材料采用优质45 钢。

燃烧最高压力达3000～6000kPa。

承受着扭转振动与弯曲振动 分析曲轴静态受力及运动情 况可以有效避免曲轴出现裂纹变形断裂等情况
针对曲轴受力计算传统方法是简化为简支梁或连续 梁但由于其结构复杂无法完全采用解析法求解 目前 国内外对曲轴模型多采用有限元分析方法但模型简化存
屈服强度 $$(3&(RX8 曲柄销直径 0%AA
厚度#增大曲柄重叠度"为曲轴尺寸优化提供了依据$ 当 以看出"工作转速对应的频率比1 阶的最小频率)S0&(0Q
然"上述四个结构参数不是孤立存在"比如由于曲轴顶端 低"所以曲柄发生共振的概率很低$
与连杆轴颈距离有限"连杆轴颈处圆角的增大又受到了很 *结论
大的限制$
文中对直列四缸发动机曲轴采用XC<*6建立三维模
曲轴固有振动模态与材料和结构有关"与外部载荷及 (()曲柄臂与主轴颈#曲柄臂与连杆轴颈的交界部位
约束无关"因此不施加任何约束$ 曲轴整体的自由模态前 是曲轴振动的危险区"所以曲轴的设计要充分考虑曲柄臂
0 阶(刚体模态)都约为零"所以主要分析1*$) 阶模态$ 的设计参数以及曲柄臂和曲拐相连处的圆角尺寸$
$'
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机械化工
科技风 /0/1 年 2 月
在不考虑油孔压力峰突然变化的情况下"利用有限宽 度以及轴颈重叠度后"分析其轴颈最大圆角应力的变化"得 轴颈油膜的应力分布"沿轴颈纵向呈二次抛物线分布"沿 出这些参数对曲轴应力集中的影响"如图Q*图1 所示$ 轴颈周向呈余弦分布"由于曲轴受力具有周期性和对称 性"只分析连杆轴颈受到压力时的轴颈圆角应力大小"为 方便载荷施加"将载荷简化为沿连杆轴颈上半面的均布载 荷"其大小为曲轴最大爆发力Q%RX8$

Jian Meng,
School of Traffic and Vehicle Engineering Shandong University of Technology, Zibo, Shandong, China e-mail: mengjian@
Yongqi Liu, Ruixiang Liu
CRANKTHROW STRESS ANALYSIS
crankthrow model It is necessary to simplify the model in the stress analysis of crankshaft using ANSYS software. Because the 480 disel crankshaft structure is symmetrical and all the crankthrow is identical, one crankthrow model, one-half crankthrow model and one-quarter crankthrow model can be used to compute the static strength instead of whole crankshaft model. The three models are the equivalent in computing the static strength of 480 disel crankshaft, and the one-quarter crankthrow model uses the least computer resources. But the large stress and stress gradient appear at the one-quarter model section. This phenomenon will lead to the inaccuracy of simulation results. In this paper, one crankthrow model was used to calculate the static strength of crankshaft. The model was created by Pro/ENGINEER software, (see Fig. 1). As shoቤተ መጻሕፍቲ ባይዱn in Fig. 1, some tiny structure characteristics which had barely effect for the simulation results, such as rounding chamfers and oilhole, were simplified in the

带橡胶阻尼器的直列四缸发动机动力学分析Václav Píštěk, Pavel Novotný摘要本论文对直列四缸型拖拉机柴油发动机的结构动力学进行了研究。

采用有限元分析方法(ANSYS)将驱动机构的主要组成部分模拟成柔性体, 然后转换成一个多体系统(ADAMS /Engine)。

将曲轴的滑动轴承模拟成一种数据库，可以在轴承油膜里加以应用。

在发动机气缸里，施加加载力的方法已经广泛应用在基于价值论的燃烧压力的测量上。

目前，一种橡胶阻尼器可以用来减轻发动机的振动。

通过使用非造影激光测量技术进行测试发动机组的实际响应状况，证实了预期的计算结果。

关键词：有限元分析，多体系统，柴油机，曲轴，橡胶阻尼器1.整体介绍应用计算机辅助设计的方法有助于内燃机的开发，计算机辅助设计在发动机的发展初期是最为有效的设计方法，那时候，必须对不同的概念加以比较和区分，但这些还没有适当的硬件可以使用。

这就是为什么这些软件主要使用在理想化的开发过程早期的原因。

计算机辅助设计软件的使用结果决定了两种主要的走势：概念检测（识别概念最好的方法）和虚拟检测（从概念选择转移到系统发展上）。

另一个需要关注的问题是，详细的电脑模型是什么样子。

实践证明，从计算机仿真中收集的可用信息的数量要比根据模型的复杂程度所收集的可用信息量要少得多。

在一个项目环境下，某些模型复杂性的提高可以增加一些可用信息，但是这些结果的获得太迟了，其中一些甚至比利用硬件测得的结果还晚，或是因为从事计算机辅助工程的工程师在一个项目上与计算机辅助设计的对话所需的响应时间太长了。

简单的说，不管模拟结果怎样，设计者不能总去依靠计算机技术的进步。

计算机辅助工程的另一个要求是，项目平台在发展过程中不易改变，所以要使用很少的付出，就可以把来源（包括先前系列和发展系列，供货商，工程师合作伙伴和软件公司的发动机开发商）不同的计算机辅助工程联系在一起。

2.仿真技术的发展因为内燃机是一个热机械系统，所以这需要一个特殊的解决办法。

维普资讯
１ ８
内 燃 机 配 件
２０ ０ ７年第 ２期
基 于 ＡＮＳ ＹＳ软 件 的柴 油机 曲轴 有 限元分 析
苏 海 峰
（ 家庄 职业技 术 学院机 电 系） 石
［ 摘要 ］ 用 Ａ Ｙ 采 ＮＳ Ｓ有 限单元 法 ， ６ ０ 对 １ ５柴 油机 曲轴进 行 了整体 三 维 建模 ， 有 限元 分析 中 就
７ ｍｍ， ０ 分别 在第 １ 第 ３ 第 ４ 第 ６连 杆 轴颈 上 设 有 、 、 、 非轴 线 对 称 平 衡 块 。本 文 采 用 ＡＮＳ ＹＳ有 限 元 软 件 ， 静应 力计 算 部 分 采用 整 体 曲 轴模 型进 行 有 限 在 元 分析 和模 态分析 ，并就单 元选 择 及 网格 划 分对 应 力 的影 响做 了分 析 比较 。
［ ｅ ｒ ｓＣ ａ ｋ ｈ ｆ Ｆｎｔ— ｌ ｎ ｔｏ ｅ ｍｅ ｔ ｙ ｅ ｍ ｓｉｇ Ｆ ｔ ｕ ｔｎｉ Ｋ ｙＷｏｄ ） ｒｎ ｓａｔ ｉｉ Ｅｅ ｔ ｈ ｄ ｌ ｎ ｐ ｅｈｎ ａｉ ｅｉ ｅｓ ｙ ｅ ｍｅ Ｍｅ ｅ ｔ ｇ ｎ ｔ
１ 引 言
随 着柴 油 机 的不 断 强化 ， 曲轴 的工作 条 件 愈加 苛 刻 ， 证 曲轴 的工作 可靠性 至关重 要 ， 保 其设计 是 否
场的分 布状态 ， 些 学 者也 采 用 连 续梁 理论 对 曲轴 有
进行分 析计算 ， 把 象 曲轴 这 样 复 杂 的结 构 简化 成 但 连续 梁 ， 计算 结果 显然 是不 准确 的 。因此 ， 了较 为 为
准确地 计算 曲轴 强 度 和 了解 曲轴 内 部 的应 力状 况 ，
可 靠 ， 柴油 机 的使 用 寿命 有 很大影 响 ， 对 因此在 研 制 过 程 中需给 予高 度重 视 。由于 曲轴 的形 状及 其 载荷 比较复杂 ， 其采 用 经 典力 学 的方 法进 行 结 构 分 析 对

基于ANSYS Workbench车用柴油发动机曲轴强度有限元分析刘大龙;李稳迪;张瑞;杨锦旗;施伟辰【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2017(000)010【摘要】曲轴是发动机主要的零部件之一,对发动机的整体可靠性及寿命都有很大的影响.利用SolidWorks软件建立某六缸车用柴油发动机曲轴3D实体模型,并基于ANSYS Workbench软件对曲轴进行有限元分析.对整体曲轴进行模态响应分析,得到其固有频率和固有振型.在低频状态下,曲轴主要发生弯曲变形;在高频状态下,曲轴主要发生伸缩扭转变形.随着频率增大,曲轴连杆轴颈与曲柄臂的连接处和主轴径与曲柄臂过渡圆角连接处的伸缩扭转变形越大,为曲轴的危险区域.以模态分析结果作为参考,重点分析了每个气缸在最大拉压工况下的应力分布,并校核了其疲劳安全系数.最终结果表明,此曲轴强度满足设计要求.【总页数】5页(P20-24)【作者】刘大龙;李稳迪;张瑞;杨锦旗;施伟辰【作者单位】上海海事大学物流工程学院,上海201306;上海海事大学物流工程学院,上海201306;上海海事大学物流工程学院,上海201306;上海海事大学物流工程学院,上海201306;上海海事大学物流工程学院,上海201306【正文语种】中文【中图分类】TH123【相关文献】1.基于ANSYS Workbench对4MZ-3C型采棉机侧壁焊合刚度强度及模态特性的试制前有限元分析 [J], 赵杜超;王玉刚;王永政;张治卫2.基于 ANSYS/Workbench 不同微织构刀具强度有限元分析 [J], 马小林;徐明刚;张振3.基于ANSYS Workbench的轴套表面裂纹应力强度系数有限元分析研究 [J], 魏维;郭文勇;沈惠杰;吴新跃4.基于ANSYS Workbench的汽车铝合金轮毂弯曲\r疲劳强度有限元分析 [J], 焦洪宇;夏叶;赵荣;范丽颖5.基于CATIA与ANSYS workbench的四缸发动机曲轴有限元分析 [J], 张德虎; 刘爽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于ANSYS的某型四缸发动机曲轴模态分析学生姓名：徐勇指导教师：业红玲摘要:本文主要介绍某型四缸发动机曲轴的模态分析，用Pro-e软件进行三维实体建模，然后生成实体导入有限元分析软件ANSYS中进行曲轴的模态分析，找出危险点的位置，运用疲劳强度校核公式计算出曲轴弯曲疲劳强度系数并对整个曲轴进行了各阶自由模态分析，得出曲轴的固有频率和振型，为曲轴的设计及改进提供参考依。

关键词:曲轴；模态分析；固有频率；振型1.课题背景、作用及意义曲轴是四缸发动机最重要、价格最昂贵的零件之一，曲轴的强度、刚度能直接决定发动机的性能，强度足够、重量适中无疑是保障发动机正常运行的条件。

曲轴设计是否可靠，对发动机的使用寿命有很大的影响。

用ANSYS对某型四缸发动机曲轴模进行有限元模态分析，是影响工件加工质量的主要因素：即工件在加工过程中的受力变形和动态响应等奠定基础，而且能够得到其固有频率和振型，可为曲轴的动力学分析和曲轴的优化设计提供依据。

2.研究现状ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国 ANSYS 开发，它能与多数CAD 软件接口,实现数据的共享和交换，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I －DEAS, AutoCAD 等,是现代产品设计中的高级 CAD 工具之一。

利用ANSYS软件对四缸电动机的模态分析，使我们知道载荷边界条件的曲轴是在不断周期性变化的气体压力、往复和旋转运动质量的惯性力，以及它们的力矩(转矩和弯矩)共同作用下工作的，曲轴在工作时发生扭转变形和弯曲变形，为曲轴的设计和改进提供依据。

2.1 国内研究现状及趋势曲轴是发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件，在发动机五大件中最难以保证加工质量。

由于曲轴工作条件恶劣，因此对曲轴材质以及毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格。

图 6 单拐受压变形图
图 7 单拐受压应力图
曲轴的疲劳强度计算包括曲轴圆角疲劳强度
平 衡 重 最 下 端 处 ，最 大 位 移 为 0.048948mm，其 附
计算和油孔疲劳强度计算[1][9]。 实践表明，曲轴油孔
近都是变形较大的区域（圆圈处显示），其它地方 的疲劳破坏较圆角的疲劳强度破坏要少得多，因
and displacement， identifying the location of the danger point， checking the bend fatigue strength of the crankshaft． Last， analyzing
C g the former 12 steps free modal on the whole crankshaft， obtained the natural frequencies and mode shapes to offer the reference to r the designing and advancing of the crankshaft．
(1+0.3172)
E m ×0.046×( 2500×2π )2=2018.82（N） 60
M .ca Pr2=mjz(1+
R L
)Rω2=0.764×(1+ 46 145
)×0.046
×( 2500×2π )2=3169.57（N）
A60
C w 3）连杆大头的旋转惯性力 Pr3：
w Pr3＝mr
阶自由模态分析，得出曲轴的固有频率和振型，为曲轴的设计以及改进提供了参考依据。 关键词： 曲轴；有限元分析；静力；模态
中 图 分 类 号 ：TK413．3＋1

(视觉效果是演示文稿的支持和补充)
演讲线索 主线索，次线索…,自始至终保持重点. 层次分明,连接幻灯片...
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PPT设计五大原则
• 只要掌握如下PPT设计制作的5大原则，PPT肯 定不会很“糙”或“土”，而且具有专业精 神！
1) 尽量用1种字体，最好不要超过3种 2) PPT的灵魂---逻辑性 3) PPT的恶心---错别字等于苍蝇 4) 3色原则：不要超过3种色系 5) 6字解码：大化小，小化图
《直列四缸发动机的曲轴的动平 衡设计》
姓名： 学号：
系部：机械工程系 专业：机械设计制造及其自动化
指导教师
内容提纲
1.设计的目的和意义 2.设计的主要内容 3.致谢
1.设计的目的和意义
内燃机旋转质量系
统必须保证一定 的动 平衡要求，尤其是高 速内燃机，否可能引 起很大振动，使轴承 和支撑过载。
设计过程中，我的
➢ 12字真言：“能用图，不用表；能用表，不
不断循环渐进的过程
目标
示例
评估与检查
宗旨
计划时间表
修饰：
•二维/三维 •阴影 •边框 •色彩
绘图： •组合 •叠放次序 •旋转
示例
多个动作连动
一、如何进行员工的职业化塑造
自我激励 挫折承受 情绪控制
•自我激励的重要性 •自我激励的步骤
•成功的人失败的次数要必一般人多得多； •只有真正放弃才是失败； •承受挫折、度过难关的方法;
•情绪控制的重要性 •如何进行情绪控制
幻灯片的连接--例如﹕
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Modeling and Simulation 建模与仿真, 2023, 12(2), 1605-1611 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/mos https:///10.12677/mos.2023.122149基于ANSYS Workbench 的发动机曲轴有限元分析姚梦灿1，王笑含2，胡方旭11上海理工大学机械工程学院，上海 2上海航天设备总厂有限公司，上海收稿日期：2023年2月13日；录用日期：2023年3月23日；发布日期：2023年3月30日摘要本文对某型大功率V10发动机曲轴进行静力学分析。

首先在Pro/Engineer 中建立该发动机曲轴的三维模型，由于实际情况中，发动机曲轴始终在进行极为复杂的运动，所以对模型和受力受载荷简化，降低运算难度。

然后在ANSYS Workbench 中进行有限元分析，得到该发动机曲轴的应力和应变情况，最大应变为0.026187 mm ，最大应力为60.786 Mpa 。

最后我们得出该发动机的危险区域为连杆轴靠近曲拐处。

关键词发动机曲轴，ANSYS Workbench ，静力学分析Finite Element Analysis of Engine Crankshaft Based on ANSYS WorkbenchMengcan Yao 1, Xiaohan Wang 2, Fangxu Hu 11School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 2Shanghai Aerospace Equipment Manufacturer Co., Ltd., ShanghaiReceived: Feb. 13th , 2023; accepted: Mar. 23rd , 2023; published: Mar. 30th , 2023AbstractIn this paper, a static analysis of a certain type of high-power V10 engine crankshaft is carried out. First, establish a three-dimensional model of the engine crankshaft in Pro/Engineer. Since the en-gine crankshaft is always performing extremely complex movements in actual conditions, the model and the force and load are simplified to reduce the computational difficulty. Then perform姚梦灿 等finite element analysis in ANSYS Workbench to get the stress and strain of the engine crankshaft. The maximum strain is 0.026187 mm and the maximum stress is 60.786 Mpa. Finally, we conclude that the dangerous area of the engine is that the connecting rod shaft is close to the crank.KeywordsEngine Crankshaft, ANSYS Workbench, Statics AnalysisCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言发动机是一辆汽车的心脏，它负责将然后燃烧的内能转化为动能传输给汽车的其他部件，使得汽车能正常的运转[1] [2]。