四缸发动机曲轴疲劳寿命分析

目   录

第一章  绪论4

1.1  选题的目的及意义4

1.2  国内外发展情况5

1.3  研究方案7

第二章  理论基础8

2.1  疲劳强度简介8

2.2.1 曲轴的结构及其设计8

2.2.2 曲轴的应力和变形的计算10

2.3有限元分析12

2.3.3曲轴力学基础14

2.3.4曲轴的有限元分析17

22

第三章  四缸发动机曲轴有限元分析模型的建立23

3.1  曲轴飞轮组23

3.2 Pro/ENGINEER软件的简介24

3.2.2 Pro/MECHAINICA 模块26

3.4实体模型的建立26

3.5 曲轴有限元模型的建立27

3.5.1 模型简化的基本原则27

3.5.2 基本单元的确定27

第四章 四缸发动机曲轴疲劳寿命分析28

4.1 三维有限元建模28

4.1.1 曲轴载荷的分析和处理28

4.1.2 有限元网格划分29

4.1.3 物性材料的定义30

4.2三维有限元计算结果31

结束语38

参考文献39

致谢40

曲轴是发动机的主要传动零件，曲轴的结构形状复杂，其断面沿轴线方向急剧变化，引起曲轴的应力分布极不均匀，加之受力状况周期性变化，使曲轴的应力状况更为复杂。为了保证曲轴的使用寿命，本文应用计算机仿真技术，以有限元分析软件ANSYS为平台，在对发动机曲轴进行实体建模、有限元建模、静强度分析和疲劳特性的模拟的基础上取得了如下主要成果：

(1)通过建立包含曲轴的系统有限元模型，应用接近实际情况的约束和载荷，成功进行曲轴一个周期内不同时刻静力分析，得到相应的主应力分布云图，为曲轴的疲劳强度的计算提供了参考。

(2)曲轴位移分析和扭矩分析的结果与预期的基本一致，说明本文建立的计算模型可以在实际中进行应用。

(3)在有限元结构分析的基础上对曲轴进行疲劳强度的计算，以验证曲轴的可靠性及安全性，并对曲轴进行弯曲疲劳试验，利用配对升降法分析试验结果，试验结果与有限元分析结果基本一致，说明本文对于曲轴疲劳的研究方法是可行的，从而节约了大量的设计时间及设计成本。