1、第 1 页 四拐曲轴课程设计说明书四拐曲轴课程设计说明书 院 别： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2012 年 1 月 16 日 第 2 页 目目 录录 引言3 1.四拐曲轴概况.4 1.1 四拐曲轴的结构特点 4 1.2 四拐曲轴工作情况4 1.3 四拐曲轴设计要求5 1.4四拐曲轴的材料选用.5 2.四拐曲轴 UG 建模6 2.1 建模步骤.6 2.2 建模形成图10 3.四拐曲轴 ANSYS 有限元分析10 3.1 倒入模型10 3.2 材料选择11 3.3 网格划分11 3.4 施加约束和载荷12 3.5 求解结果操作13 3.6 结论15 4.总结16 参考文献
2、.16 第 3 页 引引 言言 曲轴是发动机里必不可少的部件。 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，耐磨损且润滑 良好。 我们的课程设计主要研究的是四拐曲轴的相关动力性能
3、及强度计 算。 我们运用所学的工程制图、 机械制造基础、 工程材料、 UG 建模、CAD/CAE/CAM技术与应用等课程，综合大学中所学的 课程进行曲轴的分析校核设计。 通过研究曲轴的工作过程以及加工工艺 过程，以及曲轴的三维实体建模和 ANSYS 强度分析计算，使我们理论结 合实践，提高实际操作能力，增强自身的核心竞争力，在课程设计的过 程中具体目标有如下几个： 1、分析曲轴工作环境，性能要求以及材料等； 2、根据图纸进行三维实体建模； 3、对模型进行有限元分析； 4、根据有限元分析的结果进行强度分析。 第 4 页 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 1.1.四四拐曲轴拐曲轴概况概况
4、1.1.1 1 四拐曲轴四拐曲轴结构特点结构特点 曲轴的作用是把活塞往复运动通过连杆转变为旋转运动，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。 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，如图1.1所示。 一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，直列式发动机曲轴的曲拐数 目等于气缸数，而 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。 曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处 经常
5、设置平衡重。平衡重用来平衡发动机不平衡的离心力矩及一部分往复惯性力，从 而保证了曲轴旋转的平稳性。曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，曲柄与主轴 颈的相连处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目与气缸数相等 而 V 型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。 1.21.2 曲轴工作情况曲轴工作情况 曲轴，它是一根拐了几道弯的轴。曲拐数取决于发动机有几个气缸以及它的排列 方式，一根连杆连一个曲拐的，其曲拐数等于气缸数；两根连杆连一个曲拐的，其曲 拐数为气缸数的一半。曲轴要求耐冲击、耐磨，一般都用中碳钢或中碳合金钢锻造而 成，也有用球墨铸铁铸造成的曲轴。带飞轮的曲轴。位于转动中心的主轴
6、颈，它借助 坟轴瓦和曲轴箱相连。不在转动中心的轴颈叫连杆轴颈或曲柄销，它借助于连杆轴瓦 和螺栓与连杆相连。由于曲轴要在高速下旋转，所以它需要不间断地用机油对磨擦表 面加以润滑。因此在曲轴的主轴颈、连杆轴颈的曲轴本体内都钻有油道，以便机油能 通过这些油道，润滑这些部位。 由于曲轴的形状很不规则，转动起来就会晃动，行家称这种现象为不平衡。如果 发动机工作时人造棉其发展，不但会产生极大的噪声，而且机件的寿命也大大地缩短。 造成不平衡的主要原因是曲轴旋转时产生了不规则的离心力和离心力矩，另外还有活 塞往复运动的惯性力。对于气缸数不同的发动机，这些力和力矩有的存在，有的不存 在。因此需要根据具体的结构设置平衡块加以平衡。有的平衡块和曲轴制成一体，也 有用螺栓固定在曲轴上的。 第 5 页 1.31.3 曲轴的设计要求曲轴的设计要求 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液体摩擦，尤其当润滑不
