某四缸发动机的曲轴模态分析
山西中北大学机电工程学院 李学民 崔志琴 徐海龙
引言
曲轴在工作中主要受气体压力、旋转惯性力和往复作用力，在曲轴内产生交变的弯曲应力和扭转应力，使曲轴变得扭转和弯曲，产生较为严重的疲劳破坏，这对其他零件会产生很大影响[1]。因此，本文运用三维建模软件CATIA V5R20建立某直列四缸汽油机曲轴的三维实体模型，然后由ANSYS Workbench14.0软件对其进行了自由模态和有约束模态分析。
1 曲轴模型的构建
该直列四缸汽油机曲轴建模的主要尺寸：总长494mm，主轴颈直径65mm，主轴颈长度和连杆轴颈长度均为30mm，曲柄臂宽度为100mm，曲柄臂厚度为16mm。
1.1曲轴实体模型的构建
曲轴结构比较复杂，而ANSYS Workbench软件的建模功能却比较薄弱。因此，选择三维建模功能较强的CATIA软件来建立该曲轴的三维实体模型[2][3]。首先由模型尺寸进行草图的绘制，经过一系列拉伸、创建平面、镜像等操作绘制出完整的曲轴三维实体模型。
1.2曲轴有限元模型的构建
将在CATIA中建立的三维实体四缸汽油机曲轴模型导人到ANSYS Workbench中。该曲轴的材料为45号钢，弹性模量为2.06GPa。泊松比为0.3，密度为7850kg/m3。网格划分采用Relevance网格总体质量精度为100，跨度中心角角度范围为-36°~12°，平滑比率设置为0.272，膨胀层为5层，基于TGri
