宋晓玲

SONG Xiao-ling

（洛阳理工学院，洛阳 471000）

1 曲轴动力学分析的基本理论

在发动机中曲轴是主要的旋转机件，通过连杆可以把活塞上下的往复运动转变为循环旋转运动。因此曲轴的动力学性能对于发动机的可靠性以及使用寿命都有着决定性的影响，它是发动机中主要运动部件之一。曲轴在工作过程中的受力情况是非常复杂的，它需要同时承受周期性变化的气缸爆发压力、活塞连杆组往复惯性力、旋转惯性力、附件不规则阻力矩以及外界作用力等多种荷载作用。长期在这种环境中工作，很容易造成曲轴的动应力集中，从而产生疲劳裂纹导致曲轴断裂失效，并且由于曲轴的关键作用它的失效还会产生更严重的影响。随着发动机功率以及性能的不断强化，使得曲轴的工作条件也越来越苛刻，所以曲轴的保护工作显得尤为重要，需要通过一系列研究对其动力学性能有更加细致的了解，为曲轴结构的优化设计提供可靠的理论依据。

在对发动机开发的过程中，针对曲轴在使用上的重要性需要用先进的计算方法进行设计，目前使用最为普遍的是以有限元技术作为研究的主要方法，有限元技术能够使曲轴计算分析的结果更加精确。利用有限元技术建立曲轴的有限元模型，模拟曲轴的真实边界条件进行模态分析，从而获得曲轴前六阶固有频率以及振型，然后再对曲轴进行瞬态动力学分析，获得了曲轴前端、后端的角位移以及应力随曲轴转速的变化规律，对于曲轴的结构设计、制造以及维护都具有现实意义。……