曲轴强度校核系统设计
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Ｗｉ ｏ ｓ Ｘ 和 Ｗｉ ｏ ｓＮ ｎ ｗ ｄ ９ ｎ ｗ Ｔ的优 秀集 成 开发 环境 ， ｄ 是
Ｗｉ ｏ ｓ ｎ ｗ 环境下最主要的面向对象（ ｂ ｃ Ｏｉ ｔ ） ｄ Ｏ ｊ ｔ ｒ ｎ ｄ 应用开发环境之一 ， ｅ ｅｅ 它不仅是 Ｃ＋ 语言的集成开发环 ＋
曲轴 强度 提 供 了思 路 ． 关 键 词 ： 轴 ； 度 校 核 ； 支 梁法 曲 强 简
中图分类号 ： Ｈ ３ ． Ｔ Ｉ３ ２
文献标 志码 ： Ａ
文章 编号 ： ７ １ ４—３０ ２ １ ）４— ０ ２～ ３ ６ ３ Ｘ（０ １ ０ ０ ２ ０
曲轴是柴油机 中最重要、 最昂贵 的零件之一 ， 是承受冲击载荷 、 传递动力的关键零件． 在工作 中， 曲轴承
受着由缸内燃气作用力 、 往复惯性力及旋转惯性力引起的周期性变化的交变载荷 ， 这种交变载荷会引起曲轴 的疲劳失效． 曲轴的疲劳破坏通常从应力集中处开始 ， 在最大载荷不变的前提下 ， 强度对柴油机的工作性 其 能和寿命有着决定性的影响… ， 所以在发动机的设计与改进 中曲轴占有极其重要的地位．
曲轴强度校核的方法有简支梁法、 连续梁 和有限元法 Ｊ传统的应力计算方法可分为两种 ： ． 简支梁
法和连续梁． 虽然简支梁法的精度较连续梁及有限元法有着一定 的差距 ， 但简支梁法相对简单 ， 在设计开发 的初期 ， 采用简支梁法进行初步估计是 比较可行 的方法． 为此 ， 本文基于 Ｖ ＋ Ｃ＋ 对简支梁法进行 了程序化设 计， 为应用简支梁法分析曲轴强度提供了思路．
曲轴 强 度校 核 系统设 计
马宗正 ， 孟 凯
（ 河南工程 学院 机械 工程 系， 河南 郑州 ４ １９ ） ５１１
摘 要： 曲轴是 柴油机 中最重要 、 最昂贵 的零件之 一， 在发 动机 的设计 与改进 中， 曲轴 的设计和 改进 占有极其 重要 的地
位． 基于 Ｖ ＋对曲轴强度校核的 简支梁法进行 了程 序化设计 ， Ｃ＋ 并利 用所开发 的 系统进行 了实例分析 ， 为应 用简支 梁法分析
收稿 日期 ： １ — ６— ６ ２ １ ０ ２ ０ 作者简介 ： 马宗正（９１ ） 男， １８ 一 ， 山东济 南人 ， 讲师， 士， 博 主要从事发动机零部件 的计算分析研 究
第 ４期
马宗正， ： 等 曲轴强度校核 系统设计
・２ ３・
境， 而且与 Ｗ ｎ２紧密相连． ｉ ａ Ｃ＋ ６０ ｉ ３ Ｖｓ ｌ ＋ ． 拥有两种编程方式： ｕ 一是传统的基于 Ｗ ｎｏ ｓ Ｐ 的 ｃ编程方式， ｉ ｗ Ｉ ｄ Ａ 虽然它的代码效率较高， 但开发难度与开发工作量也随着增高， 前使用这种编程方式的用户已经很少 ； 目 二是 基于 Ｍ Ｃ的 ｃ＋ 编程方式 ， Ｆ ＋ 虽然其代码运行效率相对较低 ， 但开发难度小、 开发工作量小 、 源代码效率高， 已
计算弯矩 ， 出简图； ３ 计算扭矩 ， 出扭矩 图； 作 （） 做
（） ４ 校核轴的强度 ， 具体 的计算公式见文献［ ］ ６． 当应力状态不同时， 其破坏形式也会不同， 所采用的 强度 校核 理论也 不 相 同 ］本 文 所研 究 的 曲轴 属 于 三 向 ． 拉应力状态下 ， 此时容易产生屈服失效 ， 所以采用第 四强
第２ ３卷 第 ４期
２１ ０ １年 １ ２月
河 南工程 学院学报（ 自然科 学版 ）
Ｊ ＵＲＮ Ｆ ＨＥ Ｎ Ｎ ｒ ＮＧＩ ＥＲＩ Ｇ Ｏ ＡＬ Ｏ ＮＡ Ｉ ｎｒ Ｊ ０Ｆ Ｅ Ｉ ＴＥ ＮＥ Ｎ
Ｖ０． ３． ． １ ２ Ｎｏ ４ Ｄｅ ． ０ １ ｃ ２ １
主要 控件 包括 实 现静态 文本 控件 、 辑 框控 件 、 钮 控件 、 合 控件 及 编 按 组
图片控件． 中， 其 静态： 文本控件的作用是显示数据 ， 但是不接受输入 ， 用来显示输入参数 的说明和显示输 出结果． 在默认情况下 ， 所有静态 文本控件的 Ｉ Ｄ都为 Ｉ Ｃ—ＳＡ Ｉ． Ｄ Ｔ ＴＣ 如果需要为静态文本控件添加消 息处理函数 ， 需要重新指定一个 唯一的 Ｉ Ｄ值 ， 以便于输 出时使用． 需 要注意的是 ， 每个静态控件只可以显示 ２５个字符 ， ５ 如果需要换行 ， 可 以使用换行符“ ｎ ． ＼” 编辑框控件 是从键盘输入和编辑的窗 口， 在编辑 框控件中可以进行输入 、 复制 、 剪切、 粘贴 和删 除等操作 ， 在本系统 中 用于数据 的输入 ， 轴颈直径 、 主轴轴颈直径 、 曲柄臂 、 平衡重等参数 的 输入都通过编辑框实现． 按钮控件也是在程序开发过程 中经常使用 的 控件 ， 当按钮控件被按下时会 立即执行某个命令 ， 在本系统 中采用按
１ 简支梁 法
简支梁法假定曲轴上的每一曲柄是一个断开的简支梁， 自由地置于通过两主轴承中点的支撑上， 以通过 主轴颈中点并垂直与曲轴中心线的平面将曲轴分为若干个曲柄 ， 每个 曲轴视为一个简支梁进行计算 ， 图 １ 如
所出轴 的计算简图； ２ （） （）
度校 核理 论．
２ ＶＣ ＋＋
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Ｖｓａ Ｃ＋ ． 是 Ｍｃ ｓ ｔ ｉ ａ Ｓ ｄ ． ｉ ｌ ＋６ ０ ｕ ｉｏｏ ｓ ｌ ｔ ｉ ６０家族 ｒ ｆＶ ｕ ｕ ｏ
的成 员 之 一 ， Ｍｉ ｏｏ 是 ｃ ｓｆ 司 在 １９ ｒ ｔ公 ９８年 推 出 的 基 于
图 １ 简支梁法示意图
成为 Ｗｉ ｏ ｓ ｎ ｗ 应用程序的主流 ． ｄ 引 本文即是基于 Ｍ Ｃ下的 Ｃ＋ 编程 ， Ｆ ＋ 来实现简支梁法的曲轴强度校核．
３ 程 序 化 实现
具体 的程序实现化过程如图 ２所示 ， 可分为 ３ 步完成 ， 第一步是基本界面的设计 ， 第二步是程序的编写 ， 第三步是系统验证 ． 第一步为基本界面的设计 ， 主要包括 Ｖ ＋ Ｃ＋ 基本开发界面的建立 、 基本控件 的添加和显示界面的设计 ，
Ｗｉ ｏ ｓ Ｘ 和 Ｗｉ ｏ ｓＮ ｎ ｗ ｄ ９ ｎ ｗ Ｔ的优 秀集 成 开发 环境 ， ｄ 是
Ｗｉ ｏ ｓ ｎ ｗ 环境下最主要的面向对象（ ｂ ｃ Ｏｉ ｔ ） ｄ Ｏ ｊ ｔ ｒ ｎ ｄ 应用开发环境之一 ， ｅ ｅｅ 它不仅是 Ｃ＋ 语言的集成开发环 ＋
曲轴 强度 提 供 了思 路 ． 关 键 词 ： 轴 ； 度 校 核 ； 支 梁法 曲 强 简
中图分类号 ： Ｈ ３ ． Ｔ Ｉ３ ２
文献标 志码 ： Ａ
文章 编号 ： ７ １ ４—３０ ２ １ ）４— ０ ２～ ３ ６ ３ Ｘ（０ １ ０ ０ ２ ０
曲轴是柴油机 中最重要、 最昂贵 的零件之一 ， 是承受冲击载荷 、 传递动力的关键零件． 在工作 中， 曲轴承
受着由缸内燃气作用力 、 往复惯性力及旋转惯性力引起的周期性变化的交变载荷 ， 这种交变载荷会引起曲轴 的疲劳失效． 曲轴的疲劳破坏通常从应力集中处开始 ， 在最大载荷不变的前提下 ， 强度对柴油机的工作性 其 能和寿命有着决定性的影响… ， 所以在发动机的设计与改进 中曲轴占有极其重要的地位．
曲轴强度校核的方法有简支梁法、 连续梁 和有限元法 Ｊ传统的应力计算方法可分为两种 ： ． 简支梁
法和连续梁． 虽然简支梁法的精度较连续梁及有限元法有着一定 的差距 ， 但简支梁法相对简单 ， 在设计开发 的初期 ， 采用简支梁法进行初步估计是 比较可行 的方法． 为此 ， 本文基于 Ｖ ＋ Ｃ＋ 对简支梁法进行 了程序化设 计， 为应用简支梁法分析曲轴强度提供了思路．
曲轴 强 度校 核 系统设 计
马宗正 ， 孟 凯
（ 河南工程 学院 机械 工程 系， 河南 郑州 ４ １９ ） ５１１
摘 要： 曲轴是 柴油机 中最重要 、 最昂贵 的零件之 一， 在发 动机 的设计 与改进 中， 曲轴 的设计和 改进 占有极其 重要 的地
位． 基于 Ｖ ＋对曲轴强度校核的 简支梁法进行 了程 序化设计 ， Ｃ＋ 并利 用所开发 的 系统进行 了实例分析 ， 为应 用简支 梁法分析
收稿 日期 ： １ — ６— ６ ２ １ ０ ２ ０ 作者简介 ： 马宗正（９１ ） 男， １８ 一 ， 山东济 南人 ， 讲师， 士， 博 主要从事发动机零部件 的计算分析研 究
第 ４期
马宗正， ： 等 曲轴强度校核 系统设计
・２ ３・
境， 而且与 Ｗ ｎ２紧密相连． ｉ ａ Ｃ＋ ６０ ｉ ３ Ｖｓ ｌ ＋ ． 拥有两种编程方式： ｕ 一是传统的基于 Ｗ ｎｏ ｓ Ｐ 的 ｃ编程方式， ｉ ｗ Ｉ ｄ Ａ 虽然它的代码效率较高， 但开发难度与开发工作量也随着增高， 前使用这种编程方式的用户已经很少 ； 目 二是 基于 Ｍ Ｃ的 ｃ＋ 编程方式 ， Ｆ ＋ 虽然其代码运行效率相对较低 ， 但开发难度小、 开发工作量小 、 源代码效率高， 已
计算弯矩 ， 出简图； ３ 计算扭矩 ， 出扭矩 图； 作 （） 做
（） ４ 校核轴的强度 ， 具体 的计算公式见文献［ ］ ６． 当应力状态不同时， 其破坏形式也会不同， 所采用的 强度 校核 理论也 不 相 同 ］本 文 所研 究 的 曲轴 属 于 三 向 ． 拉应力状态下 ， 此时容易产生屈服失效 ， 所以采用第 四强
第２ ３卷 第 ４期
２１ ０ １年 １ ２月
河 南工程 学院学报（ 自然科 学版 ）
Ｊ ＵＲＮ Ｆ ＨＥ Ｎ Ｎ ｒ ＮＧＩ ＥＲＩ Ｇ Ｏ ＡＬ Ｏ ＮＡ Ｉ ｎｒ Ｊ ０Ｆ Ｅ Ｉ ＴＥ ＮＥ Ｎ
Ｖ０． ３． ． １ ２ Ｎｏ ４ Ｄｅ ． ０ １ ｃ ２ １
主要 控件 包括 实 现静态 文本 控件 、 辑 框控 件 、 钮 控件 、 合 控件 及 编 按 组
图片控件． 中， 其 静态： 文本控件的作用是显示数据 ， 但是不接受输入 ， 用来显示输入参数 的说明和显示输 出结果． 在默认情况下 ， 所有静态 文本控件的 Ｉ Ｄ都为 Ｉ Ｃ—ＳＡ Ｉ． Ｄ Ｔ ＴＣ 如果需要为静态文本控件添加消 息处理函数 ， 需要重新指定一个 唯一的 Ｉ Ｄ值 ， 以便于输 出时使用． 需 要注意的是 ， 每个静态控件只可以显示 ２５个字符 ， ５ 如果需要换行 ， 可 以使用换行符“ ｎ ． ＼” 编辑框控件 是从键盘输入和编辑的窗 口， 在编辑 框控件中可以进行输入 、 复制 、 剪切、 粘贴 和删 除等操作 ， 在本系统 中 用于数据 的输入 ， 轴颈直径 、 主轴轴颈直径 、 曲柄臂 、 平衡重等参数 的 输入都通过编辑框实现． 按钮控件也是在程序开发过程 中经常使用 的 控件 ， 当按钮控件被按下时会 立即执行某个命令 ， 在本系统 中采用按
１ 简支梁 法
简支梁法假定曲轴上的每一曲柄是一个断开的简支梁， 自由地置于通过两主轴承中点的支撑上， 以通过 主轴颈中点并垂直与曲轴中心线的平面将曲轴分为若干个曲柄 ， 每个 曲轴视为一个简支梁进行计算 ， 图 １ 如
所出轴 的计算简图； ２ （） （）
度校 核理 论．
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Ｖｓａ Ｃ＋ ． 是 Ｍｃ ｓ ｔ ｉ ａ Ｓ ｄ ． ｉ ｌ ＋６ ０ ｕ ｉｏｏ ｓ ｌ ｔ ｉ ６０家族 ｒ ｆＶ ｕ ｕ ｏ
的成 员 之 一 ， Ｍｉ ｏｏ 是 ｃ ｓｆ 司 在 １９ ｒ ｔ公 ９８年 推 出 的 基 于
图 １ 简支梁法示意图
成为 Ｗｉ ｏ ｓ ｎ ｗ 应用程序的主流 ． ｄ 引 本文即是基于 Ｍ Ｃ下的 Ｃ＋ 编程 ， Ｆ ＋ 来实现简支梁法的曲轴强度校核．
３ 程 序 化 实现
具体 的程序实现化过程如图 ２所示 ， 可分为 ３ 步完成 ， 第一步是基本界面的设计 ， 第二步是程序的编写 ， 第三步是系统验证 ． 第一步为基本界面的设计 ， 主要包括 Ｖ ＋ Ｃ＋ 基本开发界面的建立 、 基本控件 的添加和显示界面的设计 ，