曲軸強度研究的國內外文獻綜述1國外研究現狀由于有限元技術是在國外開發(fā)并快速發(fā)展，所以國外擁有更先進的有限元分析技術，當前業(yè)內主要利用汽車發(fā)動機動力學與CAE技術結合的策略對發(fā)動機曲軸進行研究開發(fā)。針對發(fā)動機零部件及結構件的強度分析，目前有限元分析已成為國外研發(fā)人員的主要手段。針對發(fā)動機內部構件的動力學分析以及疲勞強度研究也獲得了可觀的成果，基本形成了成套的理論體系[4]。國外一些與此相關的機構很早就已經開始對曲軸疲勞強度進行試驗和分析研究，早在上個世紀時就已經開始發(fā)表過一些與此相關的研究論文其中大多數都是專門研究航空飛機的發(fā)動機曲軸疲勞強度。隨著我們對于內燃機的應用日益深入，對于曲軸運行時的強度這個問題也提出了新的要求。汽油機由于采用各種新型技術，使曲軸的疲勞強度和負載都會大幅度地增加，因此汽油機曲軸疲勞強度的問題也會變得愈來愈嚴重。當前若按照這種過時的研發(fā)管理方法己經無法完全滿足越來越多需要提高行業(yè)水平的技術要求?；谶@種實際情況，研究者們一般只有通過靜運動強度參數試驗的這種方法應用來深入地研究探討物體結構運動參數對物體曲軸運動強度的影響作用，即我們將之稱為"參數試驗"。然后再根據靜強度分析得到的規(guī)律與疲勞強度之間已經建立了一定的對應關系，以此規(guī)律為理論依據后再進行綜合考核各個運動曲軸的疲勞強度。前聯邦德國的斯塔耳在一年期間進行了最早的比較系統的參數試驗。他運用測量手段得出了曲軸單拐的四個主要參數對圓角形狀參數即理論應力集中系數的影響曲線。1960年，克諾赫和哈塞爾格魯伯根據斯塔耳的試驗數據，整理成無因次參數對彎曲和扭轉形狀參數的獨立影響曲線，并近似地用數學公式進行表達。從而得出了一種最大曲軸應力的計算方法[5]。20世紀50年代，德國內燃機研究協會就在"空間的應力狀態(tài)及物理參數對力的傳遞和元件結構強度的影響"的重點研究課題上，專門組織人員成立了關于曲軸的課題研究工作團隊，深入分析研究了曲軸的整體尺寸參數對其結構強度的直接影響。該研究工作分為兩部分，第一部分主要研究曲軸單拐各參數對重型柴油機的實心曲軸結構強度的影響[6]；第二部分則側重于曲軸曲柄較薄的高速內燃機曲軸，此類曲柄半徑小，另外還研究了空心的曲柄銷。英、美兩個發(fā)達國家都已經有不少科學專家和著名學者針對曲軸的振動強度問題做了一些具有研究性的理論工作，如威爾遜，他發(fā)表的一些有關研究曲軸整體結構的振動強度[7]和振動等許多方面的學術論文已經為我們當今社會中深入研究這個科學領域的學者們提供了很好的理論依據和重要參考價值。近年來，國外主要是通過使用大型有限元軟件對曲軸進行動態(tài)特性分析來深入地研究曲軸的強度，建立了一個準確的三維曲軸模型，并根據計算分析得出曲軸振動的振幅，其中所得到的計算結果完全符合實際試驗中所得的測量結果。2國內研究現狀長春汽車研究所黃佐賢先生先后翻譯了許多國外學者有關新型曲軸強度的相關研究理論文獻和相關資料,并對這些新型曲軸的運動強度測量計算及其方法特點做出了研究總結,作出了比較系統性的研究論述。為國內科學研究工作人員積極開展曲軸強度相關方面的學術課題理論研究以及工作討論提供了寶貴的理論基礎[8][9]。20世紀90年代,隨著當時我國現代計算機科學硬件技術的飛速進步與不斷發(fā)展以及國外對采用有限元分析研究軟件的產品出口限制的逐漸解除，國內對曲軸強度的有限元分析研究才真正逐步走上了快速發(fā)展的軌道。方華等人對柴油機曲軸單拐模型進行了應力分析并做了可靠度計算[10]；王良國等人應用有限元分析軟件建立了368汽油機曲軸的整體有限元模型并對其疲勞強度進行了校核[11]，還探討了不同有限元建模方法對計算精度的影響，研究了軸頸圓角應力分布、形狀優(yōu)化以及強化工藝處理等問題；孫連科等人使用分析軟件對柴油機曲軸進行了靜態(tài)應力分析和模態(tài)分析[12]，研究了曲軸圓角部位的疲勞強度和曲軸振動特性。二十世紀末，我國才開始多體動力學研究，隨著研究的深入，在多體動力學的某些方法上也取得了一定的成績。在發(fā)動機動力學及摩擦學方面，何之仙等研究者利用多體動力學知識展開了相關的研究[13]。通過仿真計算，獲得了發(fā)動機曲軸的動態(tài)響應，并通過對發(fā)動機曲軸摩擦副的潤滑研究，獲得了發(fā)動機曲軸與軸瓦之間的最大油膜壓力。馮祥等科研人員在3D軟件的基礎上構建了發(fā)動機曲軸、連桿、活塞的3D模型，并在ADAMS基礎上建立了相應的數學模型[14]。利用對發(fā)動機曲柄連桿機構在不同工況下的仿真，對發(fā)動機曲軸的應力應變曲線有了一定的研究。利用獲取的曲線，對發(fā)動機曲軸開展了在疲勞方面的相關分析，預測了發(fā)動機曲軸的疲勞壽命。通過動力學與有限元結合的仿真分析，可以獲得更加真實的分析結果，并可以極大的減少開發(fā)時間，進一步的降低研發(fā)費用，提高研發(fā)的效率[15]。參考文獻[1]官利建.中國汽車發(fā)展現狀及趨勢分析[J].現代工業(yè)經濟和信息化,2016,(03):10-11.[2]AmarjeetSingh,VinodKumarMittal,SurjitAngra.StrengthAnalysisandOptimizationMethodsforFourCylinderEngineCrankshaftBasedonCATIAandANSYS[J].AppliedMechanicsandMaterials,2014,592:1789-1793.[3]BayrakcekenH.AutomotivesectorsanalysisofworldandTurkey[J].TechnoResEJMT,2005(2):1-11.[4]VCShahane,RSPawar.Optimizationofthecrankshaftusingfiniteelementanalysisapproach[J].Automotive&EngineTechnology,2017,2(01):1-23.[5]H?Hasselgruber；W?Knoch,MTZ,1960,Nr8:335[6]M?Pfender;E?Amedick;G?Sonntag,EinflussderFormebungaufdieSpsnnungsverteilunginKurbelkropfungen,MTZ,1966,Nr6:225-237[7]W?K?Wilson,Crankshaftstrengthanddesign,Gasandoilpower,1959:4-12[8]長春汽車研究院.國外柴油機曲軸強度研究[R],北京:第一機械工業(yè)部科學技術情報研究院,1980(5)[9]黃佐賢.曲軸圓角強度的計算方法[J],內燃機學報,1987(1):52-65[10]方華,王天靈,李盛成.493柴油機曲軸有限元分析及可靠度計算[J],汽車技術,1998（8）：11-13[11]王國良,胡德波.368Q型發(fā)動機曲軸疲勞強度有限元分析[J],內燃機學報,2000,18(3):270-274[12]孫連科,唐斌,薛冬新等.6110柴油機曲軸的三維有限元分析[J],車用發(fā)動機,2007（2）：81-84[13]馬永斌,周琦.直列式四缸內燃機系統多體動力分析[J]