曲轴强度计算
JX4D30曲 轴 强 度 计 算 发动机开发部
汪恩波
曲轴的强度直接影响发动机寿命，因此曲轴强度计算是发动机设计
的重要环节。最近几年来，随着计算机及其软件技术的发展，出现了许多先进的曲轴强度计算方法，但在设计的初始阶段，目前普遍采用上午还是曲轴强度估算法。
RICARDO 计算方法 该计算方法有两点假定：
（一）
曲轴的每一个曲拐是相互独立的，不受其轴其他部分受力的影响，并以简支梁的形式支撑在主轴承上。
（二）
曲轴所受力是以点负荷的形式作用在曲轴上。
已知条件
连杆轴颈 d=53 宽l=33 主轴颈 D=70 宽l=31
曲臂厚 h=19.5 宽B=110 重叠度 A=9.05
连杆长L=158mm
曲柄半径52.45mm
活塞行程 S=104.9mm
圆角半径 R=3.5mm
缸径d=95.4mm
发动机转速额定转速 n=3600,r/min; 发动机最高转速 n=4200r/min 最高燃烧压力m ax p =160bar; 最大平均有效压力m e p =12.222bar; 活塞连杆组往复质量 m1=1.3195,kg; 活塞连杆组旋转质量m2=0.8925kg. 曲轴材料 S53C 屈服强度 δs=588 Mpa 抗拉强度 δb=660 Mpa
重叠度的定义： 重叠度2
P J D D S
A +-=的定义（P D 为连杆轴颈直径，J D 为主轴径直径，S 为活塞行程）
弯曲应力计算
1． 曲轴受力计算
压缩上止点时的曲轴作用力 max max max 2
p j
L R F F F F F +===
式中，j F 为活塞连杆组往复惯性力；p F 为燃气作用力（N ）;
max L F 、max R F 为左右两侧主轴承支撑力的最大值（N ）
22
5
21
2
2
5
[1]10
18
23600104.9104.9[0.8925 1.31951]10
19734.1
18
2158
j j n S F S m m L
F ππ--=-++?=-
?++?=?（）（）
2
m ax
2
2
m ax m ax 4
95.4161143104
4
11431019734
670222
2
p p p j
F d p F d p N
F F F N
π
π
π
==
=??=++=
=
=
排气上止点时的曲轴作用力 min min 29867.52
j j F F F F N
==
=
2、单个曲拐三个危险截面（A-A 、B-B 、C-C ）上的弯矩 经过计算
a=19.25mm b=32.5mm c=40.5mm l=58mm 曲柄臂中央处（A-A ）
m ax
m ax A M F a ==67022x19.25=1290173.5Nmm m in
m in A M
F a ==9867.5x19.25=189939.75Nmm
连杆轴颈圆角处（B-B ）
max max B M F b ==67022x32.5=2178215Nmm min min B M F b ==9867.5x32.5=314827.5Nmm
连杆轴颈中央处（C-C ）
max max C M F c ==67022x32.5=67022x40.5=2714391 Nmm min min C M F c ==9867.5x40.5=399633.75Nmm
式中，m ax
A M
、m in
A M
、m ax
B M
、m in B M 、m ax C M 、m in C M 分别为曲拐三个危险截面上的最大和最
小弯矩（N.m ）a b c 为曲轴有关尺寸，如图所示。 名义弯曲应力： m ax m ax n b M W σ=
m in m in n b
M W σ=
A- A 处名义弯曲应力 m ax m ax 1290173.51866930.6n bA M M Pa W σ=
=
=
m in m in 189939.7276930.6
n b
M M Pa W σ=
==
B- B 处名义弯曲应力 m ax m ax
m ax 3
3
2178215
14953
32
32
n b p
M M M Pa W D σπ
π
=
==
=
m in m in
m in 3
3
314827.5
2253
32
32
n b
p
M M M Pa W D σπ
π
=
=
=
=
C-C 处名义弯曲应力
m ax m ax
m ax 3
3
2714391
18653
3232
n b p
M M M Pa W D σπ
π
=
=
=
=
m in m in
m in 3
3
399633.75
2753
32
32
n b
p
M M M Pa W D σπ
π
=
=
=
=
式中m ax n δ、min n δ为三个截面的最大、最小名义弯曲应力（Mpa ）; max M 、m in M 分别为三个危险截面的最大最小弯矩（Nmm ）;Wb 为三个危险截面的抗弯截面系数（3
mm ）。 名义弯曲平均应力及名义弯曲应力幅分别为 m ax m in
2
n n nm σσσ+=
A- A 处名义弯曲应力幅 m ax m in
m ax m in
106.52
79.52
n n nm n n na M P a
M P a
σσσσσσ+==-=
=
B- B 处名义弯曲应力幅
m ax
m in
2
n n nm σσσ+==85.5 Mpa m ax m in
63.52
n n na M P a σσσ-=
=
C- C 处名义弯曲应力幅
m ax m in
2
n n nm σσσ+==106.5 Mpa
m ax m in
79.52
n n na M P a σσσ-=
=
4．弯曲应力σ m b nm σβσ=
a b na σβσ=
式中，m σ、a σ为弯曲平均应力幅（Mpa ）; b β为弯曲应力集中系数 A- A 处弯曲应力 m b nm σβσ=
2.15106.5229m b nm M Pa σβσ==?=
2.1579.5171a b na M Pa σβσ==?= m ax σ=200MPa m in σ=29 MPa
B- B 处 m b nm σβσ=
2.685.5222m b nm M Pa σβσ==?= 2.679.5207a b na M Pa σβσ==?=
m ax σ=215MPa m in σ=8 MPa
C-C 处 m b nm σβσ=
2.15106.5229m b nm M Pa σβσ==?=
2.1579.5171a b na M Pa σβσ==?= m ax σ=200MPa m in σ=29 MPa
切应力计算 1. 扭矩计算
27
27
10
95.4104.91222.2410
2914 1.257
4 1.257
m m e T d Sp i π
π
--=
?=
????=??
max max 82912328T KT ==?=Nm
min max 2229123281746m T T T =-=?-=-Nm
式中，m T 为发动机平均扭矩（N.m ）; m e p 为最大平均有效压力（kPa ）;系数K 为 K=8(4缸机) 2． 名义切应力
max max 3
2328
79.616
n p t
T M Pa D W τπ=
=
=
min min
min 3
3
1746
59.816
16
n p p t
T T M Pa D D W τππ-=
=
=
=-
式中，m ax n τ、m in n τ为名义最大、最小切应力（Mpa ）;Wt 为连杆轴颈的抗扭截面系数（3
mm ）,
3
16
p
t D W π=
.
名义平均切应力及名义切应力幅分别为 m ax m in
77.659.88.92
2
n n nm M P a τττ+-=
== m ax
m in 77.659.8
68.72
2
n n na M P a τττ-+=
=
=
2. 切应力τ m t nm τβτ=
a t na τβτ=
式中，m τ、a τ为平均应力幅（Mpa ）; t β为切应力集中系数。 A-A 处 及C-C 处 m t nm τβτ=
1.0058.99m t nm M Pa τβτ==?=
m ax m in 1.00568.7697860a t na M Pa M Pa M Pa τβτττ==?===-
B-B 处
3.18.927m t nm M Pa τβτ==?=
3.168.7213m t nm M Pa τβτ==?= m ax m in 240186M P a M P a
ττ==-
等效应力e δ
弯曲应力及切应力的等效应力由下列计算 主应力
12
p σ=
+
22
p σ=
-
等效应力
e σ=式中，e δ为等效应力（Mpa ）; 1p 、2p 为主应力（Mpa ）。
1. 名义主应力及名义等效应力为 A-A 和C-C 截面
m ax
1m ax 1m ax m ax
2m ax 2m ax m in
1m in 1m in m in
2m in 22002282
2200282
229762
2n n n n n n n n n n n p p M P a
p p M P a p p M P a
p σσσσ=+=+==-=-=-=+=+==-
2m in m ax m ax 29472
243n ne ne p M P a
M P a σσ=
-=-===
m in m in 108ne ne M Pa σσ===-
对于B-B 截面
m ax
1m ax 1m ax m ax
2m ax 2m ax m in
1m in 1m in m in
2m in 22152412
2215262
28
6422n n n n n n n n n n n p p M P a
p p M P a p p M P a p σσσσ
=+=+
==-=
-=-=
+=+==-2m in m ax m ax 8
562255n
ne
ne p M P a M P a σσ=
-=-===
m in m in
104
ne ne
M Pa σσ
==
=-
2. 实际主应力及实际等效主应力为 m ax 1m ax m ax 2m ax m in 1m in m in 1m in m ax m in 2
2
2
2e e p p p p σσσσσσ=+=-=+=
-==
A- A 和C-C 点
m ax 1m ax 1m ax m ax 2m ax 2m ax m in 1m in 1m in m in
2m in 2m in 22002272
2200272
2297622292p p M P a p p M P a p p M P a
p p σσσσ=+=+==-=-=-=+=+==-=
m ax m ax m in m in 47242108e e e e M P a
M P a M P a σσσσ-=-====
==-
对于B-B 截面
m ax 1m ax 1m ax m ax 2m ax 2m ax m in 1m in 1m in m in 2m in 2m in 22152402
2215822
28
64228
2
p p
M Pa p p M
Pa p p M Pa
p p σ
σσσ=+=+==-=-=-=+=+==-=
-m ax m ax m in m in 56288104e e e e M Pa
M Pa M Pa
σσσσ=-====
==-
曲轴为钢时的平均应力及应力幅
曲轴为钢时，应力集中系数只影响应力幅的值，而对平均应力无影响。因此，在计算平均等效应力时，应以名义主应力来计算等效平均应力，而用实际主应力来计算等效应力幅，式中，em σ、ea σ为等效平均应力及等效应力幅（Mpa ），即 对于A-A 和C-C 截面： m ax m in
m ax m in
243108
67.52
2242(108)
1752
2
ne ne em e e ea M Pa
M Pa
σσσσσσ+-==
=---=
=
=
对于B-B 截面 m ax m in
m ax m in
255104
762
2288(104)
1962
2
ne ne em e e ea M Pa
M Pa
σσσσσσ+-==
=---=
=
=
通过歌德曼图判断此曲轴的强度满足要求。
6.5.1.5 曲轴强度分析
曲轴的强度是在歌德曼图上判断的，如图6-8所示，纵坐标为最大、最小应力，横坐标为等效平均应力。如果曲轴的等效应力值在疲劳强度图内，则曲轴的设计是安全的。
图6-8中，b σ为材料的抗拉强度（MPa ）[当曲轴材料为钢时，
1111021102612
53b
p
D M Pa
σσσ--==
?=0.14
0.14
（）；
660（）
1σ-为材料对称循环下的疲劳强度（Mpa ）; []1σ-为考虑安全系数后的设计极限，[]1
1n
σσ--=
。
其中安全系数n 的取值范围为：n=1.75~2,仅考虑弯曲应力时，n=1.5~1.75 同时考虑弯曲及扭转应力时。 6.5.1.6 抗弯截面系数Wb 及连杆轴颈处的332
bB bC p
W W D
π
==
2.曲柄臂中央bA W
由于曲柄背中央处的截面形状复杂，所以此处的抗弯截面系数以简化截面作为计算依据。简化截面如
图6-7所示，各尺寸为：
15.8c =
=
=
21.7w =
=
=
11()(5370104.9)9.052
2
p j u D D S =
+-=+-=
m ax 11] 3.5 3.5]15.1
2
2
p j Y R R =-=
-=max 19.515.1 5.352
2
f t h Y =-
=-
=
2
2
22
5.3515.851.922 5.35
h c R h
++=
=
=?
max d R Y =-=51.9-15.1=36.8
15.8arcsin
arcsin
0.309351.9
c R
α===
4
3
322
3
1sin 2sin 444(
)(4sin sin )(2sin 2)sin 2
3
24
3
3
I R dR d R d R α
ααααααα=+
+
--
++-
=44892
3
3
221.715.8
26.51860966f w c I t --==
?= 3
3
35521.7
19.5411526
6
av W w
I t --=
=
?=
123max
()
(448921860941152)
6930.615.1
bA I I I W Y ++++=
=
=
6.5.1.7理论应力集中系数α及实际应力集中系数β 1.理论应力集中系数的计算
（1）曲柄臂重叠处及连杆轴颈圆角处的理论弯曲应力集中系数bA bB αα、及理论切应力集中系数 非圆角滚压曲轴tA tB αα、 1） 弯曲应力集中系数 圆角滚压曲轴 b A b B
αα
=bo b 2=A V f ＝0.77x0.898x3.19＝2.2
其中0.455
1.2bo
f
R A t -??=
? ???
0.455
0.455
51.91.2 1.20.7719.5bo
f
R A t --????
==?=
? ?
???
??
2
3
4
22221.962 2.434(
) 1.873(
)0.544()0.0615(
)b P
P
P
P
w w w w V D D D D =-+-+
＝2
3
4
221.7221.7221.7221.71.962 2.434(
) 1.873()0.544(
)0.0615(
)0.89853
53
53
53
????-+-+=
2
2
2181[0.769(0.0407)]
(
)p
p
u R
f D R D δ
=+--
＝2
2
21.7351.9181[0.769(0.0407)]
() 3.1953
51.9
53
+--
=
式中，δ为圆角滚压深度（mm ）；u 为重叠度；R 为圆角半径（mm ）；p D 为连杆轴径直径（mm ）. 2)切应力集中系数
9.050.22050.10150.22050.10155351.9 1.00553p u D tA tB
p R D αα??
??
-- ?
-- ? ?
??
??
??
??==== ? ? ???
??
（2）连杆轴颈中央的弯曲应力集中系数bc α及切应力集中系数tc α
连杆轴径中央的弯曲应力集中系数是由于曲轴上的油孔引起的，此处的应力集中系数可以由图6-9查得。
由于JX4D30的曲轴是实心曲轴，因此 0i p
d d =而
5.360.153
a p
d d ==，查图得
2.8
3.8
bC tC αα==,
3. 对于A-A 和C-C 应力集中系数是根据理论应力集中系数由下式计算而得
1(1)1(1)10.997(1.0051) 1.005βηαηα=+-=+-=+-= 其中，对钢曲轴 对于切应力
23
0.9490.10.0560.00433ηααα=+-+
＝230.9490.1 1.0050.056 1.0050.00433 1.0050.997+?-?+?= 对于主应力
1(1)1(1)10.944(2.221) 2.15βηαηα=+-=+-=+?-=
23
0.9490.10.0560.00433ηααα=+-+
=230.9490.1 2.20.056 2.20.00433 2.20.944+?-?+?= 算得B-B 的应力集中为：
23
0.9490.10.0560.00433ηααα=+-+
bB η＝230.9490.1 2.80.056 2.80.00433 2.80.89+?-?+?=
23
0.9490.10.0560.00433ηααα=+-+
2
3
0.9490.1 3.80.056 3.80.00433 3.80.76tB η=+?-?+?=
1(1)
10.89(2.81) 2.610.76(3.81) 3.1bB tB βηαββ=+-=+?-==+?-=
参考数目
[1] 493Q 曲轴技术条件 江西汽车厂 [2]内燃机设计 吉林工大 杨连生
[3]内燃机设计 袁兆成 机械工业出版社 [4]内燃机设计 吴兆汉 北京理工大学出版社
[5]高速柴油机概念设计与实践 徐道延 机械工业出版社
曲轴强度模态分析报告
柴油机曲轴ANSYS计算报告 蔡川东:20114541
目录 1摘要3 2workbench高级应用基础3 2.1接触设置 (3) 2.2多点约束MPC (4) 3模型介绍5 3.1模型简化 (5) 3.1.1轴瓦建立 (6) 3.1.2质量块建立 (6) 3.2材料性能和参数 (7) 3.3有限元模型构建 (7) 4强度分析9 4.1理论简介 (9) 4.2载荷工况 (9) 4.3计算分析 (11) 5模态分析12 5.1理论简介 (12) 5.2约束条件 (12) 5.3计算分析 (12) 6结果与讨论13
1摘要 曲轴是柴油机中最重要的部件之一，也是受力情况最复杂的部件，他的参数尺寸以及设计方法在很大程度上影响着柴油机的性能和可靠性。随着柴油机技术的不断完善和改进，曲轴的工作条件也越来越复杂。曲轴设计是否可靠,对柴油机使用寿命有很大影响，因此在研制过程中需要给予高度重视。因此，对曲轴的结构进行强度分析在柴油机的设计和改进过程中占有极为重要的地位。此外，在周期性变化的载荷作用下，曲轴系统可能在柴油机转速范围内发生共振，产生附加的动应力，使曲轴过早的出现弯曲疲劳破坏和扭转疲劳破坏，因此有必要对曲轴进行动态特性分析以获取其固有频率避免共振带来不良影响。本文以六缸柴油机的曲轴为对象，计算分析了曲轴在一种载荷工况下的强度分析，找出其最大应力所在位置，以及讨论起是否在参考安全范围内，为曲轴设计中的强度计算提供一种可行性方案。同时对曲轴进行模态分析，找出其各阶固有频率，并观察其各阶模态形状，为柴油机避免共振提供数据参考。 实验采用有限元法对曲轴进行分析，有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法，是分析各种结构问题的强有力的工具，使用有限元法可方便地进行分析并为设计提供理论依据。本文利用曲轴的三维模型IGES文件，导入Workbench中进行工况设计。比较准确地得到应力、变形的大小及分布和曲轴的固有频率及振型。 2workbench高级应用基础 2.1接触设置 (1)接触问题属于不定边界问题，即使是弹性接触问题也具有表面非线性，其中既有由接触面 积变化而产生的非线性及由接触压力分布变化而产生的非线性，也有由摩擦作用产生的非线性。由于这种表面非线性和边界不定性，所以，一般来说，接触问题的求解是一个反复迭代过程。 当接触内力只和受力状态有关而和加载路径无关时，即使载荷和接触压力之间的关系是非线性的，仍然属于简单加载过程或可逆加载过程。通常无摩擦的接触属于可逆加载。当存在摩擦时，在一定条件下可能出现不可逆加载过程或称复杂加载过程，这时一般要用载荷增量方法求解。 (2)接触面的连接条件。在接触问题中，除了各相互接触物体内部变形的协调性以外，必须保 证各接触物体之间在接触边界上变形的协调性，不可相互侵入。同时还包括摩擦条件—称为接触面的连接条件。采用有限元法分析接触问题时，需要分别对接触物体进行有限元网格剖分，并规定在初始接触面上，两个物体对应节点的坐标位置相同，形成接触对。 (3)workbench中有5中接触类型分别是: ?Bonded无相对位移。就像共用节点一样。 ?No seperation法向不分离，切向可以有小位移。 ?Frictionless法向可分离，但不渗透，切向自由滑动 ?Rough法向可分离，不渗透，切向不滑动
曲轴的热处理工艺.
曲轴的热处理工艺 曲轴是引擎的主要旋转机件,装上连杆后,可承接连杆的上下(往复运动变成循 环(旋转运动。是发动机上的一个重要的机件,其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的。曲轴的性能在很大程度上影响着汽车发动机的可靠性与寿命。曲轴在发动机中承担着最大的负荷和全部的功率, 承担着强大的方向不断变化的弯矩和扭矩, 同时承受着长时间的高速运转的磨损, 圆角过渡处处于薄弱环节,主轴颈与圆角的过渡处更为严重。因而,需要合适的热处理工艺,以保证其达到所要求的各项性能指标。 在曲轴工作的过程中,往复的惯性力和离心力使之承受很大的弯曲 ---扭转应力, 轴颈表面容易磨损, 且轴颈与曲臂的过渡圆角处最为薄弱。除曲轴的材质, 加工因素外,曲轴的工作条件(温度、环境介质、负荷特性等都是影响曲轴服役的。 曲轴的主要失效形式有(1疲劳断裂:多数断裂时曲柄与轴颈的圆角处产生疲劳裂纹, 随后向曲柄深处发展, 造成曲柄的断裂, 其次是曲柄中部的油道内壁产生裂纹,发展为曲柄处的断裂。 (2轴颈表面的严重磨损。 因此, 曲轴的选材十分重要, 既需要满足曲轴的力学性能, 也需要考虑强度和耐磨性。由于曲轴需要承受交变的弯曲 ---扭转载荷以及发动机的大的功率, 因此,要求其具有高的强度,良好的耐磨、耐疲劳性以及循环韧性等。因而,根据曲轴材料的要求,各项技术要求,及材料的成分,机械性能,淬透性,同时需考虑成本的经济性,最终可以选择 40Cr 作为汽车发动机的材料。 所以曲轴的大致加工路线是, 锻造→正火→机械加工→去应力退火→调质处理→表面热处理 (高频淬火 +低温回火 , 其中预备热处理为正火, 然后可能有必要进行去应力退火,最终热处理为调质处理和表面热处理的高频淬火和低温回火。 40Cr 的显微组织不均匀,且晶粒粗大,需要进行预备热处理来细化晶粒和改善其内部组织。翻阅书籍后我决定采用正火的方法来作为预备热处理。正火温度为Ac3或 Acm 以上 40到 60℃,故取正火温度为 880℃,来改善晶粒大小,使晶粒细化,
凸轮轴行业研究报告
凸轮轴行业研究报告 一、凸轮轴产品介绍 （一）凸轮轴的定义与功能凸轮轴是活塞发动机里的一个部件，装有一个或多个凸轮的轴。 凸轮轴是属于发动机的配气机构，配气机构是保证发动机在工作中定时将新鲜的可燃混合气体充入气缸，并及时将燃烧后的废气排出气缸的机构。它由进气门，排气门，气门挺杆，挺柱，摇臂，凸轮轴等组成，其中凸轮轴因其横截面形状近似桃子，又称桃子轴或偏心轴，是配气机构中的驱动件，专门驱动气门按时开启和关闭。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性，因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半（在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲轴相同），不过通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高，其材质一般是特种铸铁，偶尔也有采用锻件的。各种车型发动机的凸轮轴的结构大同小异，主要差别在于安装的位置、凸轮的数目和形状尺寸不尽相同，特别是凸轮轴的安装位置，被列为区别发动机构造和性能的重要标志。（资料来源: 《机床百科》、百度百科） （二）凸轮轴的重要性缸体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴是公认的内燃机的五大核心零部件，每个发动机要配备1-2 个凸轮轴。凸轮轴可用于汽车、火车、船舶、摩托车等多个领域。 轿车发动机按照顶置凸轮轴的数目，分为单顶置凸轮轴（SOHC和双顶置凸轮轴（DOHC）由于中高档轿车发动机一般是多气门及V型气缸排列，需采用双凸轮轴分别控制进排气门，因此双顶置凸轮轴被不少名牌发动机所采用。由于凸轮轴的安装方式直接涉及到整台发动机的构造和性能，因此，顶置凸轮轴也和多气门一样，被
概念设计阶段曲轴强度计算规范
CAE规范 第1部分：概念设计阶段曲轴强度计算1 范围 m kg 1 连杆质量rod m kg 2 活塞组质量pst 3 曲柄半径R mm 4 连杆长度L mm 5 缸套内径D mm D mm 6 曲柄销直径p 7 曲柄销长度p L mm
D mm 8 主轴颈直径j 9 主轴颈长度j L mm L mm 10 连杆大头轴瓦宽度ps L mm 11 曲轴主轴瓦宽度js δmm 12 曲柄销凸台厚度p 13 主轴颈凸台厚度jδmm 14 曲柄销圆角凹入深度p T mm 15 主轴颈圆角凹入深度j T mm 16 曲柄臂厚度h mm 17 曲柄臂宽度B mm 18 转速n rpm 19 最大爆压g p MPa 3 计算流程
图2 流程图 4 计算原理 曲轴的设计基于对高应力区域的疲劳安全进行评估。 本规范中的计算基于以下假定： ●曲柄销圆角、主轴颈圆角为高应力区域； ●曲拐简支在主轴颈上且各曲拐相互独立，可简化为截断简支梁模型； ●曲柄销、主轴颈支反力以轴向抛物线、径向120°余弦分布作用在曲柄销、主轴颈上； ●弯曲应力是引起曲轴破坏的主要因素，输出扭矩产生的影响很小，可以忽略不计。 5 计算工况 对长期稳定工作于额定转速的发动机，以全负荷工况为计算工况；对在大转速范围内工作的发动机，以最大扭矩工况为计算工况；对船用发动机，以超负荷（110%负荷）工况为计算工况。 通常，一个工作周期内，由燃气压力和惯性力引起的作用在曲柄销上的径向载荷对所有曲柄位置都应计算。简单起见，径向力可以采用简化计算，并只计算一个工作周期内的最大受拉和最大受压两种状态。
6 曲轴载荷 6.1 曲柄销载荷 曲柄销载荷以轴向抛物线、径向120°余弦分布的分布力作用在曲柄销上，作用范围为连杆大头轴瓦宽度，其大小按以下公式计算： 图3 曲柄销载荷 θθ23 cos )41(25),(22ps ps p p p L x L D F x q -?= 式中： p F ：作用在曲柄销上的径向载荷，N ；p F 可按曲柄连杆动力学或多体动力学计算得到， 对V 型机，p F 应考虑不同的相位和连杆设计（分叉连杆、连接连杆、并列连杆等）分别计算与合成。 6.2 主轴颈支反力 主轴颈支反力以轴向抛物线、径向120°余弦分布的分布力作用在主轴颈上，作用范围曲轴主轴瓦宽度，其大小按以下公式计算：
汽车发动机曲轴材料的选择及工艺的设计说明
专业课程设计任务书 学生：班级： 设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计 设计容： 1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 2、选材，并分析选材依据。 3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分 析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。
目录 0 前言 (1) 1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求 (2) 1.1 汽车发动机曲轴的工作条件 (3) 1.2 汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求 (3) 2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析 (4) 2.1 零件材料选择的基本原则 (4) 2.2 曲轴常用材料简介 (5) 2.3 汽车发动机曲轴材料的确定 (5) 3 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定 (6) 3.1 35CrMo曲轴热处理要求 (6) 3.2 汽车曲轴的热处理工艺的制定 (6) 3.2.1 调质处理 (7) 3.2.2 去应力退火 (8) 3.2.3 圆角高频淬火和低温回
火 (9) 4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 (11) 4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11) 4.2 曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12) 4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12) 4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13) 4.5 淬火硬度不足............................................................. (13) 5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13) 6 课程设计的收获与体会 (14) 7 参考文献……………………………………....................... 15 8 工艺卡................................................................. . (16)
曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算
材料力学课程设计 班级： 作者： 题目：曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算 指导老师 2015.6.6
一、课程设计的目的 材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时，可以使我们将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识综合应用，又为后继课程打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。 1）使所学的材料力学知识系统化，完整化。让我们在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际问题。 2）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系起来。 3）使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法，为后续课程的学习打下基础。 二、课程设计的任务和要求 要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。三、设计题目 某柴油机曲轴材料为球墨铸铁（QT400-10），[σ]=120MPa，曲柄臂抽象为矩形（如图），h=1.2D，b/h=2/3（左、右臂尺寸相同），l=1.5e，l4=0.5l，已知数据如下表： F/kN W/kN l1/mm l2/mm l3/mm e/mm α(?) 20 5.4 380 230 120 120 12 1. 画出曲轴的内力图。 2. 按照强度条件设计主轴颈D和曲轴颈的直径d。 3. 校核曲柄臂的强度。
单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核 杨韬
单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核杨韬
材料力学课程设计 设计题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核 班级：铁车三班 学号：2014120950 姓名：杨韬 指导老师：任小平
一、 设计目的 系统学完材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识综合运用，又为后继课程打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高 二、设计题目 某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)，弹性常数为E 、μ，许用应力为[σ]，G 处输入转矩为e M ，曲轴颈中点受切向力t F 、径向力r F 的作用，且r F =2 t F 。曲柄臂简化为矩形截面，1.4≤h D ≤1.6，2.5≤h b ≤4, 3l =1.2r,有关数据如下表： 要求： 1. 画出曲轴的内力图。 2. 设计曲轴颈直径d ，主轴颈直径D 。 3. 校核曲柄臂的强度。 4. 校核主轴颈H-H 截面处的疲劳强度，取疲劳 安全系数n=2。键槽为端铣加工，主轴颈表面为车削加工。
5. 用能量法计算A-A 截面的转角y θ ,z θ。 数据 1/l m 2/l m /E Gpa μ []/Mpa σ 1/Mpa τ- 0.11 0.18 150 0.27 120 180 τψ τε /P kW /(/min)n r /r m 0.05 0.78 16.4 300 0.05 零件图：单缸柴油机曲轴 零件简化图：
汽车发动机零部件行业概况及发展研究报告
2016年汽车发动机零部件行业分析报告 【2016年09月】
一、发动机零部件概述 汽车发动机是曲柄连杆机构以及配气机构的组合平台，由气缸体（Cylinder Block）、气缸盖（Cylinder Head）、曲轴（Crankshaft）、凸轮轴（Camshaft）、连杆（Connector）五大核心部件组成，因此上述五部件行业内统称为汽车发动机核心5C 件。 汽车发动机的结构如下图： 1、气缸体 气缸体是发动机其他零件或总成的安装基体，通过它把发动机的曲柄连杆机构（包括活塞、连杆、曲轴、飞轮等零件）和配气机构（包括气缸盖、凸轮轴等）以及供油、润滑、冷却等机构连接成一个整体。 2、气缸盖 气缸盖是发动机的核心零部件之一，是配气机构、进排气系统、燃烧室的载体。 3、曲轴 曲轴是发动机核心零部件之一，是动力转换和输出的关键零部件。 二、行业管理体制和主要法律政策 1、行业主管部门及管理体制
汽车零部件行业的行政主管部门为国家发改委和工信部，其主要职能为制定行业发展战略和规划，研究提出工业发展战略，拟订行业规划和产业政策并组织实施，指导行业技术法规和行业标准的拟订，审批和管理行业内的投资项目。 汽车零部件行业的行业自律性组织是中国汽车工业协会及各省级分会，其主要职能是提供调查研究建议、自律管理、信息引导、咨询服务、国际交流等各项服务。行业技术监管部门为国家质量监督检验检疫总局。 2、行业主要法律法规及政策 近年以来，国家相继出台了一系列行业鼓励政策，有效推动了汽车工业及零部件行业的健康发展。 3、行业认证体系和行业主要标准 （1）行业认证体系 汽车发动机零部件行业采用的主要质量体系是ISO/TS16949 质量管理体系，该体系适用于汽车整车（机）制造企业及零部件生产企业。目前，ISO/TS16949质量管理体系已成为行业内通行的认证体系，零部件生产企业必须通过该认证才具备为整车（机）制造企业配套的入门资格。
曲轴热处理工艺
汽车发动机曲轴的热处理工艺设计 ●摘要 通过对12缸、四冲程、水冷高速大功率柴油机曲轴材质及调质后各项性能指标的分析，可知通过选用优质合金结构钢40Cr，加合适的热处理工艺，可以最大限度地提高高速大功率柴油机曲轴性能。 ·关键字：发动机；曲轴；选材；热处理工艺
目录 1.绪论 (3) 2.曲轴服役条件和性能指标 (3) 2.1 服役条件 (3) 2.2 技术要求 (4) 2.2.1 调质技术要求 (4) 2.2.2 渗氮技术要求 (4) 3.原材料状态和加工工序 (4) 3.1材料原始状态 (4) 3.1.1材料 (4) 3.1.2 锻造工艺 (5) 3.2 加工工序 (5) 4.热处理工艺 (5) 4.1 调质工艺 (5) 4.2 去应力回火工艺 (5) 5. 选材用材分析 (6) 6. 结论 (10)
1.绪论 发动机是汽车的“心脏”，而曲轴是发动机的关键部位。现代化的发动机对曲轴毛坯提出了有6拐、呈120°分布、带12个整体平衡块的要求。在机型改造的过程中，首先遇到的问题就是曲轴强度不足，一般是通过加粗轴颈、优选材质和表面强化等方法来增大曲轴强度，从而满足功率提高的要求。加粗轴颈在生产实践中受到各方面条件的限制，应用范围较窄，所以选择合适的材料和适宜的表面强化方法是解决曲轴强度的主要途径。曲轴在工作中承受交变载荷，圆角过渡处属于薄弱环节，主轴颈和连杆颈的过渡处更为严重。如果机械加工不当，润滑保养不好或柴油机运行受力不当，圆角部位的附加应力超过了界限值，就会在此部位产生疲劳源，逐渐扩展形成裂纹，最终发生疲劳断裂。所以曲轴表面强化处理主要是通过对曲轴圆角的强化来提高曲轴的疲劳强度[1]。。曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率，承受着强大的、方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。 2.曲轴服役条件和性能指标 2.1 服役条件 曲轴工作过程中，往复的惯性力和离心力使之承受很大的弯曲和扭转应力，轴颈表面容易磨损。疲劳断裂是曲轴的主要破坏形式，
曲轴设计加工及强度仿真校核方法
Value Engineering 0引言 曲轴的破坏形式主要是疲劳断裂和轴颈严重磨损，疲劳断裂抗力或疲劳寿命及其耐磨性，主要取决于以下两点：①合理选择曲轴的材质，并用先进的加工技术和强化 工艺。 ②曲轴的结构。主要取决于产品的设计问题曲轴有组合式和整体式之分。前者用于重型和低速发动机中，后者主要用于中大功率发动机中。对于整体结构的曲轴，球铁材质的可以制成空心的，它比实心结构的疲劳强度（抗力）能提高10%左右，如果适当加大曲轴连杆轴颈的过渡圆半径，还能提高疲劳抗力5%。在曲轴上合理地开卸载槽也能提高疲劳抗力。 1内燃机曲轴结构设计的基本要求 对内燃机曲轴的抗弯疲劳强度和扭转刚度有影响的，主要是内燃机曲轴部分的结构形状和主要尺寸，因而内燃机曲轴设计须主要满足以下要求： ①合理配置平衡块，减轻主轴承负荷和振动。应根据各种内燃机的不同特点，结合总体设计综合考虑，上述各项设计要求相互关联，又相互制约。②合理的曲柄排列，改善轴系的扭振情况，扭矩均匀，使其工作时运转平稳。③轴颈—轴承副油孔布置合理，具有足够的承压面积和较高的 耐磨性。④为保证活塞连杆组和曲轴各轴承可靠工作， 应保证足够的刚度，减少曲轴挠曲变形，以尽量避免在工作转速范围内发生共振，提高曲轴的自振频率。⑤功率输出端的静强度、扭转疲劳强度以及曲柄部分的弯曲疲劳强度，都要进行保证。 2曲轴材料和加工工艺的选择①锻钢曲轴（如图1所示）按照曲轴的工作条件，材料在通过强化处理后，应具有优良的综合机械性能，较高的强度和韧性；良好的疲劳抗力，防止疲 劳断裂，提高寿命；良好的耐磨性。 曲轴的材料一般为中碳钢与合金钢，如35CrMoA 、42CrMoA 等。大功率、大排量柴油机多采用综合机械性能较高的锻钢曲轴，但其消耗大量优质合金材料和加工工时，生产周期长，昂贵的设备，使得一般企业难以具备。 ②锻造曲轴（如图2所示）锻造曲轴具有成本低，耐磨性好，吸振能力强，缺口敏感性低以及抗扭转疲劳强度高，变形小，有良好的自润滑能力，抗氧化性好等优点，因此，国内 外中小型内燃机多倾向采用锻造球铁曲轴，这是由于用球铁制造曲轴，可充分利用锻造工艺的优越性，制作复杂的曲柄和内部油腔等，能够得到理想的结构形状，使应力分布更加合理，材料利用的更加充分，同时加工余量小，加工方便，生产周期短，便于大量生产。表1为部分锻造球铁与锻钢曲轴材料的性能比较。 通过上表可以看出，运用不同材料和加工工艺得到的 曲轴在机械性能和硬度方面有较大的差异。 3曲轴的应力分析及强度校核 为对内燃机曲轴进行应力分析及强度校核，内燃机曲 轴的应力分析及强度校核广泛应用CAE 软件-ANSYS ， 下面以单缸机分析为例来具体说明。即利用建立的有限元模性来进行校核和分析。 3.1三维模型的建立将在UG5.0中建立的曲轴模型另存为CATIA 模型文件（*.model ）格式，导入到AN －SYS10.0如图3所示。 —————————————————————— —作者简介：尤杨（1984-），女，河北唐山人，工学学士，助教，研究方 向为汽车底盘电控和发动机电控。 浅谈曲轴设计加工及强度仿真校核方法 Process and Strength Simulation Test Method in Crankshaft Design 尤杨YOU Yang （天津机电职业技术学院，天津300410） （Tianjin Institute of Mechanical &Electrical Engineering ， Tianjin 300410，China ）摘要：在内燃机曲轴设计时曲轴的结构强度和材料选择具有重要的作用，一方面通过对内燃机曲轴疲劳破坏形式及其主要原因 的分析；另一方面通过计算机仿真来进行强度振动分析，曲轴的质量优劣直接影响着发动机的性能和寿命。 Abstract:Crankshaft quality directly affects the engine performance and life.In the design of internal combustion engine crankshaft, crankshaft structure strength and material selection plays an important role.On the one hand,the paper analyzes the internal combustion engine crankshaft fatigue failure forms and main reason;on the other hand,it makes strength vibration analysis through the computer simulation. 关键词：内燃机；曲轴设计；强度仿真Key words:internal combustion engine ；crankshaft design ；strength simulation 中图分类号：TG519.5+4文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）02-0051-02 图1锻钢曲轴 表1锻造球铁与锻钢曲轴材料的性能比较 材料机械性能硬度HB 抗拉强度 σb （N/mm 2 ）屈服强度 σs （N/mm 2 ）延伸率δ5（%）35CrMoA 42CrMoA QT700-2QT800-2 9801080700800 835930420480 121222 170-217280-320225-305245-335 图2锻造曲轴 ·51·
天润曲轴2020年上半年财务分析结论报告
天润曲轴2020年上半年财务分析综合报告 一、实现利润分析 2020年上半年利润总额为23,746.06万元，与2019年上半年的20,849.9万元相比有较大增长，增长13.89%。利润总额主要来自于内部经营业务，企业盈利基础比较可靠。在营业收入增长的同时，营业利润也有所增长，但这种增长主要是应收账款增长的贡献。 二、成本费用分析 2020年上半年营业成本为148,383.1万元，与2019年上半年的139,675.15万元相比有所增长，增长6.23%。2020年上半年销售费用为6,363.29万元，与2019年上半年的5,143.51万元相比有较大增长，增长23.71%。从销售费用占销售收入比例变化情况来看，2020年上半年在销售费用有较大幅度增长的同时营业收入也有所增长，企业销售活动取得了一些成效，但是销售费用增长明显快于营业收入增长。2020年上半年管理费用为7,276.57万元，与2019年上半年的7,357.38万元相比有所下降，下降1.1%。2020年上半年管理费用占营业收入的比例为3.63%，与2019年上半年的3.92%相比变化不大。企业经营业务的盈利能力有所提高，管理费用支出合理。2020年上半年财务费用为1,841.35万元，与2019年上半年的3,092.45万元相比有较大幅度下降，下降40.46%。 三、资产结构分析 2020年上半年存货占营业收入的比例出现不合理增长。从流动资产与收入变化情况来看，流动资产增长快于营业收入增长，资产的盈利能力有所提高，但应收账款增长过快，盈利真实性值得怀疑。与2019年上半年相比，资产结构并没有优化。 四、偿债能力分析 从支付能力来看，天润曲轴2020年上半年经营活动的正常开展，在一定程度上还要依赖于短期债务融资活动的支持。企业负债经营为正效应， 内部资料，妥善保管第1 页共3 页
曲轴轴系的结构强度分析与疲劳寿命估算_朱永梅
Journal o f Mechanical Strength 2010, 32( 6) : 1018- 1021 p 研究简报 p 曲轴轴系的结构强度分析与疲劳寿命估算 X ANALYSIS OF STRUCTURAL STRENGTH AND PRED ICTION OF FATIGUE LIFE FOR CRANKSHAFT AND LINK MEC HANISM 朱永梅X X 王明强 刘艳梨 ( 江苏科技大学 机械工程学院, 江苏 镇江 212003) ZHU YongMei WANG MingQiang LIU YanLi ( School o f Mechanical Enginee ring , Jiangsu Unive rsity o f Scie nce and Tec hnology , Zhenjiang Jiangsu 212003, China ) 摘要 将多柔体动力学方法引入到曲轴计算中, 建立发动机曲轴轴系的动力学仿真模型, 对曲轴轴 系进行刚柔耦 合 多体运动学和动力学仿真, 为下一步疲劳寿命计 算提供可靠的载荷条 件; 然 后, 从曲 轴所受的 载荷中找 出三个 载荷比 较 大的 时刻, 计算得到其相应时刻的应力和应变分布规律, 找出曲轴受力的危险部位, 为曲轴的动态强度分析提 供数据; 最 后, 结合 Ansys 有限元分析软件和柯顿- 多兰( Certon - Dolan) 理论, 估算 连杆疲 劳寿命, 同 时分析多 级载荷 加载次 序对疲 劳 寿命的影响, 为零部件的主动寿命设计提供参考 数据和理论判据。 关键词 强度 疲劳寿命 动力学 曲轴轴系 中图分类号 TH123. 3 Abstract Introducing mult-i flexib1e body dynamics to crankshaft computing, a dynamics simulation model of crank and link mechanism of an engine is built. Based on the rigid and flex coupled model, ADAMS( automatic dynamic analysis of mechanical sys - tems) is used to do a kinematics and dynamic simulation to get dynamic loads. It also provides a reliable characteristic for the body v-i bration noise of next step. Then the bigger loads of three moments are identified from all loads. The distribution law of the stress and strain of correspondi n g moment are achieved and its dangerous parts are found to offer date of dynamic strength analysis. At las t, com - bining the Ansys and the theory of Certon -Dolan, the fatigue life of the link is calculated and the affection of loading order of multilevel loads to fatigue life is analyzed in detail, which have provided the referenced data and the theory of criterion for reliability desi g n. Key words Strength; Fatigue life; Dynamics; Crankshaft and link mechanism Cor res pon ding autho r : Z H U Yong Mei , E -mail : zymtt @ 163. com , Tel : + 86- 511- 84401198, Fa x : + 86-511- 84402269 The project supported by the Shipbuilding Industry Defense Technology Pre - research Foundation of China ( No . 07J2. 3. 2) . Manuscript received 20090722, in revi s ed form 20090908. 引言 曲轴轴系是发动机的主要组件之一, 其动力学特 性对发动机的工作可靠性、振动、噪声等有较大影响。 其受周期性变化的气缸压力和惯性力的共同作用, 并 对外输出转矩, 工作负荷非常 大, 容易发 生断裂等破 坏, 因此有必要对曲轴进行强度、模态和疲劳寿命等校 核。 虽然目前很多疲劳可靠性估算模型己经很成熟, 并有效地应用于很多领域, 但对于柴油机关键零部件, 如曲轴、活塞、连杆以及活塞销等, 在随机疲劳行为模 型及可靠性估算模型的理论研究和应用方面还是有欠 缺的。例如文献[ 1] 在实测应力累积频数分布图时忽 略应力的先后次序对疲劳的影响。文献[ 2] 提出基于 联合仿真的疲劳寿命预测方法预测部件的疲劳寿命, 其研究对象为单缸, 而实际应用中多缸发动机较多, 实 际情况复杂, 这样确定危险工况存在一定的误差。文 献[ 3] 针对某单缸发动机曲轴断裂问题, 通过材料的改 变计算最大载荷工况下的变形和应力, 但是在进行强 度分析之前没有考虑动力学特性的影响。 本文以某台四冲 程 V 型八缸发动机曲轴轴系为 研究对象, 建立动力学仿真分析模型, 其中曲轴作为柔 性体处理, 应用有限元分析 软件 Ansys 对其进行模态 分析, 生成 M NF ( modal neutral file) , 利用 ADAMS( auto - matic dynamic analysis of mechanical systems )P Vie w 模块, 将柔性体模态变形融入到多体系统的动力学仿真中。 通过 Ansys 分析找出曲轴、连杆等工作时的危险部位, 将应力值取出分别用 Miner 方 法和 Certon -Dolan 方法 X 20090722 收到初稿, 20090908 收到修改稿。船舶工业国防科技预研基金( 07J2. 3. 2) 。 XX 朱永梅, 女, 1969 年 9 月生, 江苏镇江人, 汉族。江苏科技大学机械工程学院副教授, 硕士, 从事机械设 计理论、机械强度、可靠性等研 究。 发 表论文十余篇。
单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核杨韬
材料力学课程设计 设计题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核 班级：铁车三班 学号：2014120950 ：韬 指导老师：任小平
一、 设计目的 系统学完材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识综合运用，又为后继课程打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高 二、设计题目 某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)，弹性常数为E 、μ，许用应力为[σ]，G 处输入转矩为e M ，曲轴颈中点受切向力t F 、径向力r F 的作用，且r F =2 t F 。曲柄臂简化为矩形截面，1.4≤h D ≤1.6，2.5≤h b ≤4, 3l =1.2r,有关数据如下表： 要求： 1. 画出曲轴的力图。 2. 设计曲轴颈直径d ，主轴颈直径D 。 3. 校核曲柄臂的强度。 4. 校核主轴颈H-H 截面处的疲劳强度，取疲劳安全系数n=2。键槽为端铣加工，主轴颈表面为车削加工。 5. 用能量法计算A-A 截面的转角y θ ,z θ。
数据 1/l m 2/l m /E Gpa μ []/Mpa σ 1/Mpa τ- 0.11 0.18 150 0.27 120 180 τψ τε /P kW /(/min)n r /r m 0.05 0.78 16.4 300 0.05 零件图：单缸柴油机曲轴 零件简化图：
曲轴介绍及其工艺流程修订稿
曲轴介绍及其工艺流程 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
曲轴介绍及其工艺流程 曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴的支承方式一般有两种，一种是全支承曲轴，另一种是非全支承曲轴。曲轴的形状和曲拐相对位置(即曲拐的 布置)取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。曲轴的作用:它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力。 曲轴加工材料与毛胚： 曲轴毛坯的制造方法有锻造和铸造两种。曲轴采用的材料有45钢、45Mn2和40Cr等。锻造钢件毛坯有好的耐磨性，可得到有利的纤维组织，可获得最佳的截面模量和紧密的细晶粒相组织。曲轴铸件一般是球墨铸铁，球墨铸铁曲轴铸造工艺好，有利于获得较合理的结构形式，在大批量生产中可采用精密铸造，其机械性能以接近一般中碳钢，切削性能好，耐磨性高。
发动机曲轴工艺流程： 1、粗车第四主轴颈 2、粗磨第四主轴颈 3、粗车其余主轴颈、两端面 4、精车1、3、4、6主轴颈及小端面 5、精车2、5、7主轴颈及大端面 6、在后端面打零件号 7、铣削加工6个连杆颈 8、在后端面上铰第一个孔 9、2、7主轴颈上钻直油孔 10、连杆颈上钻斜油孔，油孔倒角去毛刺 11、零件中间清洗
07 曲轴设计
7 曲轴设计 曲轴是发动机中最重要的机件之一。它的尺寸参数在很大程度上不仅 影响着发动机的整体尺寸和重量，而且也在很大程度上影响着发动机的可靠性与寿命。曲轴的破坏事故可能引起发动机其它零件的严重损坏，在发动机的结构改进中，曲轴的改进也占有重要地位。随着内燃机的发展与强化，曲轴的工作条件越来越恶劣了。因此，曲轴的强度和刚度问题就变得更加严重了。在设计曲轴时，必须正确选择曲轴的尺寸参数、结构型式、材料与工艺，以求获得经济最合理的效果。 7.1 曲轴的工作条件、结构型式和材料的选择 7.1.1 曲轴的工作条件和设计要求 曲轴是在不断周期性变化的气体压力、往复和旋转运动质量的惯性力 以及它们的力矩共同作用下工作的，从而使曲轴既扭转又弯曲，产生疲劳应力状态；对内不平衡的发动机曲轴还承受内弯矩和剪力；未采取扭转振动减振措施使曲轴还可能作用着幅值较大的扭转振动弹性力矩。这些载荷都是交变性的，可能引起曲轴疲劳失效。实践表明，弯曲载荷具有决定性作用，弯曲疲劳失效是主要破坏形式。因此曲轴结构强度的研究重点是弯曲疲劳强度，曲轴设计上要致力于提高曲轴的疲劳强度。 曲轴形状复杂，应力集中现象相当严重，特别在连杆轴颈与曲柄臂的 过渡圆角处和润滑油孔出口附近的应力集中尤为突出。通常的曲轴断裂、疲劳裂纹都始于过渡圆角和油孔处。 图7-1表明了曲轴弯曲疲劳破坏和扭 转疲劳破坏的情况。弯曲疲劳裂缝从 轴颈根部表面的圆角处发展到曲柄 上，基本上成450折断曲柄；扭转疲 劳破坏通常是从机械加工不良的油 孔边缘开始，约成450剪断曲柄销。所以，在设计曲轴时，要特别注意设法缓和应力集中现象，强化应力集中 部位。 曲轴各轴颈在很高的比压下，以很大的相对速度在轴承中发生滑动摩 擦。这些轴承在实际变工况运转条件下并不总能保证为液体摩擦，尤其当润滑油不洁净时，轴颈表面遭到强烈的磨料磨损，使得曲轴的实际使用寿命大大降低。所以，设计时，要使其各摩擦表面耐磨，并匹配好适当材料的轴瓦。 图7-1 曲轴的疲劳破坏 a ）弯曲疲劳破坏 b ）扭转疲劳破坏
单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核
单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核
吉林大学 材料力学课程设计 设计题目： 单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度 计算、疲劳强度校核 数据号：7.2I16 学号：4212XXXX 姓名：学长只能帮你到这了 指导教师：魏媛 2014年9月9日
目录： 1.设计目的 2.设计任务及要求 2.1设计计算说明书的要求 2.2分析讨论及说明部分的要求 2.3程序计算部分的要求 3.设计题目及设计内容 4.设计的改进意见及措施 4.1提高曲轴的弯曲强度 4.2提高曲轴的弯曲刚度 4.3提高曲轴的疲劳强度 5.设计体会 6.参考文献 7.附录 7.1 通用程序框图 7.2 C语言程序 7.3 计算输出结果 7.4 标识符
1.设计目的 本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合利用材料力学知识解决工程实际问题的目的。同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体，既从整体上掌握了基本理论和现代计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力；既是对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）的综合运用，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计思路和设计方法，使实际工作能力有所提高。具体有以下六项： 1.使所学的材料力学知识系统化、完整化。 2.在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际中的问题。 3.由于选题力求结合专业实际，课程设计可把材料力学与专业需要结合起来。 4.综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系
关于编制摩托车曲轴轴承项目可行性研究报告编制说明
摩托车曲轴轴承项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.360docs.net/doc/8014299720.html, 高级工程师：高建
关于编制摩托车曲轴轴承项目可行性研究 报告编制说明 （模版型） 【立项 批地 融资 招商】 核心提示： 1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整） 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 专 业 撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书 商业计划书可行性研究报告
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国摩托车曲轴轴承产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5摩托车曲轴轴承项目发展概况 (12)