曲轴设计加工及强度仿真校核方法
轴的强度校核方法之欧阳育创编
轴的强度校核方法摘要轴是机械中非常重要的零件，用来支承回转运动零件，如带轮、齿轮、蜗轮等，同时实现同一轴上不同零件间的回转运动和动力的传递。
轴的设计时应考虑多方面因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。
其中对于轴的强度校核尤为重要，通过校核来确定轴的设计是否能达到使用要求，最终实现产品的完整设计。
本文根据轴的受载及应力情况采取相应的计算方法，对于1、仅受扭矩的轴2、仅受弯矩的轴3、既承受弯矩又承受扭矩的轴三种受载情况的轴的强度校核进行了具体分析，并对如何精确计算轴的安全系数做了具体的简绍。
校核结果如不满足承载要求时，则必须修改原结构设计结果，再重新校核。
轴的强度校核方法可分为四种：1）按扭矩估算2）按弯矩估算3）按弯扭合成力矩近视计算4）精确计算（安全系数校核）关键词：安全系数；弯矩；扭矩目录第一章引言--------------------------------------- 11.1轴的特点---------------------------------------------11.2轴的种类---------------------------------------------11.3轴的设计重点-----------------------------------------15）轴的强度校核方法----------------------------42.1强度校核的定义-------------------------------------4 2.2轴的强度校核计算-----------------------------------4 2.3几种常用的计算方-----------------------------------5 2.3.1按扭转强度条件计算-------------------------------5 2.3.2按弯曲强度条件计算-------------------------------6 2.3.3按弯扭合成强度条件计算---------------------------7 2.3.4精确计算（安全系数校核计算）----------------------92.4 提高轴的疲劳强度和刚度的措施---------------------12第三章总结------------------------------------------13参考文献--------------------------------------------14第一章引言1.1轴的特点：轴是组成机械的主要零件之一。
轴的强度校核方法
轴的强度校核方法轴是指承受转矩或轴向载荷的机械零件，其强度校核是为了保证轴在工作过程中不产生变形、断裂等失效情况，从而确保机械系统的可靠运行。
轴的强度校核方法可以分为理论计算方法和实验测试方法两类。
一、理论计算方法1.强度校核理论基础：强度校核的理论基础是材料力学和工程力学，其中最基本的理论是应力和应变的关系，即胡克定律。
按照强度校核的要求，轴的应力必须小于其材料的抗拉强度，即σ<σt。
其中，σ为轴上的应力值，σt为材料的抗拉强度。
2.强度校核方法：强度校核方法根据所受力的不同可以分为两类：弯曲强度校核和扭转强度校核。
-弯曲强度校核：弯曲强度校核是指轴在承受弯曲力矩时的强度校核。
轴在工作过程中往往会受到弯曲力矩的作用，而产生弯曲应力。
弯曲强度校核需要计算轴的最大弯曲应力值σb和抗拉强度σt比较，其中σb计算公式为：σb=(M*c)/I其中，M为轴所受的弯曲力矩，c为轴上一点到中性轴的距离，I为轴的截面惯性矩。
-扭转强度校核：扭转强度校核是指轴在受扭矩作用时的强度校核。
轴在工作过程中也会受到扭矩的作用，而产生扭转应力。
扭转强度校核需要计算轴的最大扭转应力值τt和剪切强度τs比较，其中τt计算公式为：τt=(T*r)/J其中，T为轴所受的扭矩，r为轴的半径，J为轴的极限挠率。
3.动载荷和疲劳强度校核：在实际工作中，轴往往还会承受动载荷并产生疲劳应力，因此需要对轴进行动载荷和疲劳强度校核。
动载荷强度校核需要考虑轴在受动载荷作用下的应力变化情况，疲劳强度校核需要考虑轴在工作过程中的疲劳寿命。
动载荷和疲劳强度校核方法与静载荷强度校核方法类似，但需要考虑应力的变化规律。
二、实验测试方法1.材料强度测试：2.离心试验：离心试验是指将轴样品固定在离心试验机上，并施加拉力或扭矩进行加载，观察轴的变形情况，以评估轴的强度性能。
3.振动试验：振动试验是指给轴样品施加振动载荷，观察轴的疲劳寿命。
振动试验可以模拟轴在实际工作环境中的振动情况，从而评估轴的疲劳性能。
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起来。
5.初步了解和掌握工程实际中的设计思路和设计方法。
6.为后续课程的教学打下基础。
2.设计任务和要求参加设计者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条件和所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并到处计算公式，独立编制计算机程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算
材料力学课程设计计算说明书设计题目：曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算数据号：7.7-6学号：姓名：指导教师：目录一、设计目的 (3)二、设计任务和要求 (3)2.1、设计计算说明书的要求 (3)2.2、分析讨论及说明书部分的要求 (4)2.3、程序计算部分的要求 (4)三、设计题目 (4)3.1、数据1）画出曲柄轴的内力图 (5)2）设计主轴颈D和曲柄颈直径d (8)3）校核曲柄臂的强度 (9)4）校核主轴颈飞轮处的疲劳强度 (15)5）用能量法计算A端截面的转角yθ，zθ (16)四、分析讨论及必要说明 (20)五、设计的改进措施及方法 (20)六、设计体会 (21)七、参考文献 (21)附录一.流程图 (24)二.C语言程序 (25)三．计算输出结果 (28)一、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。
具体有一下六项：(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，因而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起来。
(5).初步了解和掌握工程实际中的设计思路和设计方法。
(6).为后续课程的教学打下基础。
二、设计任务和要求参加设计者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条件和所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并到处计算公式，独立编制计算机程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
轴的强度校核方法
轴的强度校核方法轴的强度校核方法摘要轴是机械中非常重要的零件，用来支承回转运动零件，如带轮、齿轮、蜗轮等，同时实现同一轴上不同零件间的回转运动和动力的传递。
轴的设计时应考虑多方面因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。
其中对于轴的强度校核尤为重要，通过校核来确定轴的设计是否能达到使用要求，最终实现产品的完整设计。
本文根据轴的受载及应力情况采取相应的计算方法，对于1、仅受扭矩的轴2、仅受弯矩的轴3、既承受弯矩又承受扭矩的轴三种受载情况的轴的强度校核进行了具体分析，并对如何精确计算轴的安全系数做了具体的简绍。
校核结果如不满足承载要求时，则必须修改原结构设计结果，再重新校核。
轴的强度校核方法可分为四种：1）按扭矩估算2）按弯矩估算3）按弯扭合成力矩近视计算4）精确计算（安全系数校核）关键词：安全系数；弯矩；扭矩目录第一章引言--------------------------------------- 11.1轴的特点---------------------------------------------1 1.2轴的种类---------------------------------------------1 1.3轴的设计重点-----------------------------------------1第二章轴的强度校核方法----------------------------42.1强度校核的定义-------------------------------------4 2.2轴的强度校核计算-----------------------------------4 2.3几种常用的计算方-----------------------------------5 2.3.1按扭转强度条件计算-------------------------------5 2.3.2按弯曲强度条件计算-------------------------------6 2.3.3按弯扭合成强度条件计算---------------------------7 2.3.4精确计算（安全系数校核计算）----------------------9 2.4 提高轴的疲劳强度和刚度的措施---------------------12第三章总结------------------------------------------13参考文献--------------------------------------------14第一章引言1.1轴的特点：轴是组成机械的主要零件之一。
轴的强度校核方法
轴的强度校核方法摘要轴是机械中非常重要的零件，用来支承回转运动零件，如带轮、齿轮、蜗轮等，同时实现同一轴上不同零件间的回转运动和动力的传递。
轴的设计时应考虑多方面因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。
其中对于轴的强度校核尤为重要，通过校核来确定轴的设计是否能达到使用要求，最终实现产品的完整设计。
本文根据轴的受载及应力情况采取相应的计算方法，对于1、仅受扭矩的轴2、仅受弯矩的轴3、既承受弯矩又承受扭矩的轴三种受载情况的轴的强度校核进行了具体分析，并对如何精确计算轴的安全系数做了具体的简绍。
校核结果如不满足承载要求时，则必须修改原结构设计结果，再重新校核。
轴的强度校核方法可分为四种：1）按扭矩估算2）按弯矩估算3）按弯扭合成力矩近视计算4）精确计算（安全系数校核）关键词：安全系数；弯矩；扭矩目录第一章引言--------------------------------------- 11.1轴的特点---------------------------------------------1 1.2轴的种类---------------------------------------------1 1.3轴的设计重点-----------------------------------------1第二章轴的强度校核方法----------------------------42.1强度校核的定义-------------------------------------4 2.2轴的强度校核计算-----------------------------------4 2.3几种常用的计算方-----------------------------------5 2.3.1按扭转强度条件计算-------------------------------5 2.3.2按弯曲强度条件计算-------------------------------6 2.3.3按弯扭合成强度条件计算---------------------------7 2.3.4精确计算（安全系数校核计算）----------------------9 2.4 提高轴的疲劳强度和刚度的措施---------------------12第三章总结------------------------------------------13参考文献--------------------------------------------14第一章引言1.1轴的特点：轴是组成机械的主要零件之一。
轴的强度校核方法
轴的强度校核方法
轴的强度校核是工程设计中的重要环节，其目的是确保轴能够承受工作条件下的受力，并不产生过度弯曲或断裂的现象。
轴的强度校核方法可以根据不同的应用背景和需求而有所不同，下面将介绍几种常见的轴的强度校核方法。
1.强度计算法：
强度计算法是最常用的校核方法之一，通过应力与材料的允许应力值进行比较，判断轴的强度是否满足要求。
这种方法适用于轴的受力分布较均匀，且形状规则的情况。
计算的核心步骤是确定轴的截面尺寸和应力分布，并且要考虑到加载的动态条件。
2.基于理论公式的校核方法：
根据轴的受力特点和材料性能，可以应用一些基于理论公式的校核方法，如蒙弗赛尔公式、纳迦公式等。
这些公式是基于应力、材料和几何形状之间的关系建立的，通过将轴的尺寸和材料强度带入公式中，计算轴的强度。
3.材料试验法：
对于特殊情况下的轴，如复合材料轴或特殊工况下的轴，可以采用材料试验法进行强度校核。
这种方法通过对轴材料进行拉伸、压缩、弯曲等试验，获取材料的强度参数，并结合轴的几何尺寸进行强度分析。
试验法能够充分考虑材料的非线性、破坏等特点，对于复杂工况下的轴强度校核非常有效。
4.有限元分析方法：
有限元分析是一种计算机辅助工程分析方法，可以模拟轴在受力条件下的应力分布情况。
通过将轴的几何模型进行离散化，并应用合适的边界条件和加载条件，可以计算出轴在不同点上的应力分布。
有限元分析方法适用于复杂几何形状和非均匀应力分布的轴的强度校核。
总之，轴的强度校核方法需要基于具体的工程应用和材料特性进行选择。
在实际设计中，常常需要综合考虑多种校核方法，以确保轴的强度满足设计要求并具有良好的可靠性。
轴的强度校核方法之欧阳与创编
轴的强度校核方法摘要轴是机械中非常重要的零件，用来支承回转运动零件，如带轮、齿轮、蜗轮等，同时实现同一轴上不同零件间的回转运动和动力的传递。
轴的设计时应考虑多方面因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。
其中对于轴的强度校核尤为重要，通过校核来确定轴的设计是否能达到使用要求，最终实现产品的完整设计。
本文根据轴的受载及应力情况采取相应的计算方法，对于1、仅受扭矩的轴2、仅受弯矩的轴3、既承受弯矩又承受扭矩的轴三种受载情况的轴的强度校核进行了具体分析，并对如何精确计算轴的安全系数做了具体的简绍。
校核结果如不满足承载要求时，则必须修改原结构设计结果，再重新校核。
轴的强度校核方法可分为四种：1）按扭矩估算2）按弯矩估算3）按弯扭合成力矩近视计算4）精确计算（安全系数校核）关键词：安全系数；弯矩；扭矩目录第一章引言--------------------------------------- 11.1轴的特点---------------------------------------------11.2轴的种类---------------------------------------------11.3轴的设计重点-----------------------------------------15）轴的强度校核方法----------------------------42.1强度校核的定义-------------------------------------42.2轴的强度校核计算-----------------------------------4 2.3几种常用的计算方-----------------------------------5 2.3.1按扭转强度条件计算-------------------------------5 2.3.2按弯曲强度条件计算-------------------------------6 2.3.3按弯扭合成强度条件计算---------------------------7 2.3.4精确计算（安全系数校核计算）----------------------92.4 提高轴的疲劳强度和刚度的措施---------------------12第三章总结------------------------------------------13参考文献--------------------------------------------14第一章引言1.1轴的特点：轴是组成机械的主要零件之一。
曲轴疲劳强度校核
曲轴疲劳强度校核
曲轴疲劳强度校核是一个重要的过程，以确保曲轴在长期使用中的强度和稳定性。
以下是曲轴疲劳强度校核的步骤：
1.确定载荷情况：首先，需要确定曲轴在实际使用中承受的载荷情况，包括最
大和最小载荷、循环载荷等。
2.选择合适的材料和工艺：根据曲轴的工作条件和性能要求，选择合适的材料
和工艺来制造曲轴。
不同的材料和工艺对曲轴的疲劳强度有不同的影响。
3.建立曲轴疲劳强度校核模型：基于实际的曲轴结构和载荷情况，建立曲轴疲
劳强度校核模型。
该模型应能够准确地模拟曲轴的工作状态和应力分布。
4.进行疲劳强度校核分析：基于建立的模型，使用疲劳强度校核分析方法，如
S-N曲线法、Miner法则等，对曲轴的疲劳强度进行校核。
分析曲轴在不同循环次数下的应力分布、疲劳损伤和寿命预测等情况。
5.优化曲轴设计：根据疲劳强度校核结果，对曲轴的设计进行优化。
优化内容
包括结构优化、尺寸优化和材料选择等。
优化目标是在满足其他性能要求的前提下，提高曲轴的疲劳强度和寿命。
6.实验验证：进行实验验证，以测试优化后曲轴的实际疲劳强度和寿命。
实验
结果与校核结果进行对比，确保曲轴的疲劳强度符合设计要求。
7.持续改进：在实际使用过程中，对曲轴进行持续的监测和维护。
根据实际使
用情况和监测结果，对曲轴的设计和制造工艺进行持续改进，以提高其疲劳强度和寿命。
曲轴疲劳强度校核是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。
通过科学的
方法和严谨的实验验证，可以确保曲轴的疲劳强度符合要求，从而提高机械设备的安全性和稳定性。
主要零部件的设计和强度校核(参考)
4 主要零部件的设计和强度校核4.1 曲轴的尺寸及强度校核一、曲轴的尺寸设计曲轴的结构尺寸如下图所示：26二、曲轴的校核1、受力分析1）被校核曲轴的结构尺寸如图所示。
靠近轴承B的一列布置Ⅱ级气缸，靠近轴承C的一列布置Ⅰ级气缸。
2）按照强度计算和刚度计算的需要，从动力计算提供的各列活塞力表、切向力表和法向力表，找出曲轴的几个特殊旋转位置，α、2α、3α、······，再找出与1α、2α、3α、······相应的法向力'X R、'X R，切向力T、'T和输入扭矩M。
在表1中，列出根1据Ⅱ级气缸所在列确定的几个曲轴特殊旋转位置。
3）根据曲轴结构尺寸图和表1中的已知数据，按[1]表5-2公式计算支反力，计算结果填入表1。
4）按照强度计算和刚度计算的需要，根据曲轴结构尺寸图和表1中的数据，按[1]表5-3公式，计算曲轴在各个特殊旋转位置时有关截面上的弯矩、扭矩、轴力。
计算结果列入表2。
表1 曲轴所受外力27表2 曲轴内力282强度计算1）静强度计算以9-9截面和8-8-截面为例，按[]n式5-29、5-24、5-26、5-27、5-28进行计算，计算结果列入表3。
表3 静强度计算结果292）疲劳强度计算以9-9截面和8-8截面所在过渡圆为例，过渡圆角半径为5毫米，按[]n式5-35、5-54、5-51、5-33、图5-49、5-50、5-51进行计算，计算结果列入表4。
表4 疲劳强度计算结果30314.2 连杆的尺寸设计及强度校核一、连杆的尺寸设计根据计算得连杆各主要尺寸，画出连杆结构图，如下所示：连杆主要尺寸的确定如表一所示表一连杆的主要尺寸二、连杆的强度校核连杆材料选用45锻钢，连杆螺栓材料选用40Cr钢，根据相关公式校核连杆强度，详见表二：表二惯性力的平衡5 惯性力的平衡5.1 旋转惯性力的平衡在该设计中，由于连杆的大小相等，以及曲轴结构特点，可得到旋转质量相等，旋转惯性力为零，即I=0，那么可以不设置平衡重。
浅谈曲轴设计加工及强度仿真校核方法
浅谈曲轴设计加工及强度仿真校核方法摘要：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）02-0051-020 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。
轴结构设计和强度校核
轴结构设计和强度校核
在进行轴的结构设计时，首先需要计算轴的弯曲应力。
弯曲应力是由于轴在负载作用下会发生弯曲而产生的应力，可以通过以下公式计算：σ=(M*c)/(I*y)
其中，σ为轴的弯曲应力，M为轴端的扭矩，c为轴的断面形心距，I为轴截面的惯性矩，y为轴上其中一截面上的最大距离。
根据弯曲应力的计算结果，可以选择合适的材料和轴的几何形状，以满足强度要求。
常用的轴材料有碳钢、合金钢和不锈钢等。
此外，轴还需要考虑扭转应力。
扭转应力是由于轴在传递扭矩时会产生的应力，可以通过以下公式计算：
τ=(T*r)/(J)
其中，τ为轴的扭转应力，T为轴端的扭矩，r为轴的半径，J为轴截面的极惯性矩。
轴的强度校核主要是通过计算轴的弯曲和扭转应力与材料的抗弯和抗扭强度之间的比较来完成。
一般来说，轴的弯曲应力不应超过材料的抗弯强度，而扭转应力不应超过材料的抗扭强度。
如果轴的弯曲应力或扭转应力超过了材料的强度限制，需要重新设计轴的几何尺寸或者选择更高强度的材料。
轴结构设计和强度校核是机械设计中非常重要的一部分。
合理的轴设计可以确保机械设备的正常运行，并提高其工作效率和寿命。
同时，通过强度校核可以避免轴的失效和损坏，保证机械设备的安全性。
因此，在机械设计中，轴结构设计和强度校核是必不可少的工作环节之一。
(整理)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起来。
5.初步了解和掌握工程实际中的设计思路和设计方法。
6.为后续课程的教学打下基础。
2.设计任务和要求参加设计者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条件和所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并到处计算公式，独立编制计算机程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
轴的强度校核方法之欧阳文创编
轴的强度校核方法摘要轴是机械中非常重要的零件，用来支承回转运动零件，如带轮、齿轮、蜗轮等，同时实现同一轴上不同零件间的回转运动和动力的传递。
轴的设计时应考虑多方面因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。
其中对于轴的强度校核尤为重要，通过校核来确定轴的设计是否能达到使用要求，最终实现产品的完整设计。
本文根据轴的受载及应力情况采取相应的计算方法，对于1、仅受扭矩的轴2、仅受弯矩的轴3、既承受弯矩又承受扭矩的轴三种受载情况的轴的强度校核进行了具体分析，并对如何精确计算轴的安全系数做了具体的简绍。
校核结果如不满足承载要求时，则必须修改原结构设计结果，再重新校核。
轴的强度校核方法可分为四种：1）按扭矩估算2）按弯矩估算3）按弯扭合成力矩近视计算4）精确计算（安全系数校核）关键词：安全系数；弯矩；扭矩目录第一章引言--------------------------------------- 1 1.1轴的特点---------------------------------------------11.2轴的种类---------------------------------------------11.3轴的设计重点-----------------------------------------15）轴的强度校核方法----------------------------42.1强度校核的定义-------------------------------------42.2轴的强度校核计算-----------------------------------42.3几种常用的计算方-----------------------------------52.3.1按扭转强度条件计算-------------------------------52.3.2按弯曲强度条件计算-------------------------------62.3.3按弯扭合成强度条件计算---------------------------72.3.4精确计算（安全系数校核计算）----------------------92.4 提高轴的疲劳强度和刚度的措施---------------------12第三章总结------------------------------------------13参考文献--------------------------------------------14第一章引言1.1轴的特点：轴是组成机械的主要零件之一。
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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。
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—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·
价值工程
3.2单元选择及网格划分网格数量的多少将影响计
算结果的精度和计算规模的大小。
一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加。
所以在确定网格数量时，应权衡这两个因素综合考虑。
若仅仅计算少数低阶模态，可选择较少的网格，如果计算的模态阶次较高，则应选择较多的网格如图4。
3.3模态计算分析这里曲轴材料为QT700-2，弹性模量取154GPa,泊松比0.27，密度7400kg/m 3，模态分析使用块兰索斯法即使用稀疏矩阵求解器。
图5是不同阶数振型。
3.4计算结果分析根据计算结果，该连杆在5000HZ
以内识别出六阶模态。
①第一阶模态的频率为1264HZ ，振型为曲轴沿Y 轴方向的弯曲振动；②第二阶模态的频率
为1558HZ ，
振型为曲轴沿Z 轴方向的扭转振动；③第三阶模态的频率为1685HZ ，振型为曲轴沿Z 轴方向的扭转振动；④第四阶模态的频率为2381HZ ，振型为曲轴沿Y 轴方向的弯曲振动；
⑤第五阶模态的频率为2566HZ ，振型为曲轴沿Z 轴方向的扭转振动；⑥第六阶模态的频率为2906HZ ，振型为曲轴沿Y 轴方向的弯曲振动。
曲轴的弯曲振动会引起曲轴圆角的应力集中，扭转振
动会引起曲轴油孔的应力集中。
曲轴沿轴线方向的形状变化和横断面的急剧改变，都会引起应力沿曲轴长度和横断
面的不均匀分布，特别是在曲柄臂到轴颈的过渡区及润滑
油孔附近应力集中情况十分严重，疲劳裂纹大都起源于这些部位。
4总结
通过分析曲轴主要的损坏形式来确定设计曲轴时应该注意和考虑的因素，另一方面在曲轴加工工艺和材料选择上，具体的比较了两种工艺方式的优劣性。
最后，提出了曲轴的应力分析及强度校核方法，它有利于多种型号产品的开发，可以大大缩短内燃机曲轴结构设计的周期，这种先进的校核方法，比较适合现代的社会发展。
参考文献：
[1]内燃机曲轴结构设计的方法.农机使用与维修[J].2008年
第三期.
[2]隋明阳.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社,2002.[3]赵冬梅.机械设计基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.
[4]邵慰严．用有限元法计算内燃机曲轴弯曲疲劳强度的研究[J]．内燃机，1988，（200)：23，25．
图3单缸曲轴ANSYS 模型
1VOLUMES TYPE NUM
JUN 22010
15：
07：31图4曲轴网格模型
JUN 2201012：45：40
1
ELEMENTS
a 曲轴一阶振型JUN 2201012：33：56
1
DISPLACEMENT STEP=1SUB=7
PREQ=1264DMX=.119E-03b 曲轴二阶振型
JUN 22010
12：37：02
1DISPLACEMENT
STEP=1
SUB=8
PREQ=1558
DMX=.157E-03
c 曲轴三阶振型
JUN 22010
12：34：52
1DISPLACEMENT STEP=1SUB=9
PREQ=1685DMX=.560E-04
f 曲轴六阶振型
图5不同阶数曲轴振型
JUN 22010
12：
37：491
DISPLACEMENT STEP=1SUB=12PREQ=2906DMX=.177E-03
e 曲轴五阶振型
JUN 22010
12：
35：141
DISPLACEMENT STEP=1SUB=11PREQ=2566DMX=.160E-03
d 曲轴四阶振型
JUN 2201012：37：26
1
DISPLACEMENT STEP=1SUB=10PREQ=2381DMX=.196E-03
·52·。