高波，彭永旗

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

发动机曲轴有限元模态分析方法研究

高波，彭永旗

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

为了研究有限元模态分析法及分析曲轴的振动特性对发动机产生的不良影响，利用CATIA建立曲轴的实体模型，并用Hypermesh建立曲轴的有限元模型，并基于有限元理论，对曲轴进行自由模态分析，获得曲轴的前10阶固有频率和振型，通过分析，为曲轴的动态特性研究、优化设计及振动控制提供参考依据。

曲轴；有限元；模态分析

CLC NO.:U464 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-03-03

前言

曲轴是汽车发动机中最重要的也是最易损坏的部件之一。曲轴在工作中承受着气缸内周期性载荷的作用，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，同时还有振动，由于曲轴自身具有一定的固有振动频率，曲轴在这些力的作用下工作，当激振频率与其自身的固有振动频率相同时，就有可能在发动机的工作范围内产生强烈的共振现象，从而导致曲轴过早地出现扭转疲劳破坏和弯曲疲劳破坏，甚至可能造成曲轴断裂[1]。所以，有必要对曲轴进行动态特性及响应分析的研究[2]。常用的方法是通过理论求解曲轴的各阶模态参数的有限元分析法。本文以四缸发动机曲轴为例，利用CATIA软件及Hypermesh软件相结合，采用有限元分析法进行曲轴的自由模态分析。

1、有限元模态分析理论

对曲轴进行自由模态分析可以确定曲轴的固有频率和振型。曲轴的固有频率和振型是曲轴结构设计中的重要参数[3]。……