有限元分析课程报告直列四缸发动机曲轴有限元分析：学号：分数：年 月 日目 录1.引言 12.曲轴有限元模型的建立 23.曲轴网格划分 43.1 确定物理场和网格划分法 43.2 确定全局网格参数设置 43.3 确定局部网格参数设置 43.4 网格质量检查 53.5 调整网格划分 64.曲轴强度分析 84.1 载荷工况 84.2 载荷与约束边界条件 84.3 有限元求解结果分析 104.4 加密收敛分析 125.曲轴自由模态分析 145.1 网格划分 145.2 约束条件 145.3 参数设置 145.4 结果分析 14参考文献 171.引言曲轴（如图 1 所示）是发动机中最重要、承载最复杂的零件之一。其造价约占一台发动机总价的 20%-30%，它的使用寿命决定发动机的使用寿命。在工作过程中，曲轴承受着气缸的气体压力与往复和旋转质量惯性力引起的周期性变化载荷。这些扭转力矩和大小、方向不断变化的弯曲力，在曲轴产生交变的弯曲与切应力，使曲轴发生疲劳破坏。同时，在周期性变化的载荷作用下，曲轴可能在发动机转速围发生共振，加速曲轴的疲劳破坏。由于曲轴是发动机中典型的易损件之一，其强度和振动特性都会影响到整机的工作性能，因此对曲轴进行有限元分析，讨论曲轴的应力和应变状态，了解其固有频率和模态振型，对于设计和优化曲轴结构有重要意义。图 1 曲轴实物图曲轴的基本结构如图 2 所示，主要由前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重和后凸缘盘等部分构成，前端轴主要用来安装止推垫圈、启动抓和皮带轮等部件；曲柄用来连接主轴颈和连杆轴颈；平衡重的作用是平衡曲轴工作时产生的离心惯性力与其力矩；后凸缘盘用来安装飞轮等部件。 1 2 3 4 5 6图 2 曲轴基本结构1-前端轴 2-主轴颈 3-平衡重 4-曲柄 5-连杆轴颈 6-后凸缘盘2.曲轴有限元模型的建立本文所讨论曲轴为某直列四缸发动机整体式曲轴，含有 5 个主轴颈，4 个连杆轴颈、曲柄和平衡重。由于曲轴的具体尺寸参数设计较为复杂，本文不详细叙述。同时，由于曲轴结构复杂，利用有限元软件进行建模时很难保证与图纸上的曲轴结构完全一致，因此建模时必须简化模型。为了减少应力集中，曲轴上不同截面的结合处都有半径不同的倒角，假如在建模时考虑这些倒角和油孔，则会使有限元的网格非常密集，大大增加了模型的单元数量且生成的网格形状也不理想，降低了求解精度。因此，建模时忽略了对分析结果影响较小的特征，如轴颈上的油孔和后凸缘盘上的环槽。现给出曲轴结构的主要设计尺寸如表 1。表...
