陈 伟，温世杰，彭海雄

（中国北方发动机研究所，山西大同037036）

曲轴是发动机中最重要的零件之一，承受着气缸内气体压力以及往复和旋转质量惯性力引起的周期性变化载荷。曲轴内产生交变的弯曲应力和扭转应力，可能引起曲轴的疲劳失效，甚至断裂。如何比较准确的得出曲轴应力大小以及分布，对于指导曲轴的设计和结构改进，具有很重要的意义。

本文所做的工作，是使用有限元分析法对某V型发动机曲轴的两种结构方案（简称A方案、B方案）在爆发工况载荷作用下进行应力数值模拟，对其强度计算结果进行分析，为曲轴结构设计提供理论依据。

1 三维模型的建立

曲轴各单拐的结构及所受载荷是相同的。计算模型采用3个完整的单拐，选取中间拐为爆发载荷施加位置，以中间拐为计算考察对象。按照图纸实际尺寸值，应用Pro／E软件建立曲轴结构三维实体模型如图1所示。曲轴B方案与A方案相比较，连杆轴颈增加5 mm，曲柄臂宽度增加20mm，弧度半径增加6mm。

图1 曲轴结构三维实体模型

2 有限元模型的建立

由于曲轴结构形状的复杂性、载荷的交变性，局部存在较高应力，在对曲轴进行有限元分析时，需要根据曲轴的结构特点、载荷性质以及分析目的选择适当的计算模型。

2.1 结构离散

将计算模型划分成曲轴区和支撑区两部分。各部分材料物理特性参数见表1所列［1］。

表1 各部分材料物理特性参数

为了提高有限元模型的计算精度及控制整个有限元模型的计算规模，对模型各部分设定了不同的单元长度。……