曲軸強(qiáng)度研究的國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1國外研究現(xiàn)狀由于有限元技術(shù)是在國外開發(fā)并快速發(fā)展，所以國外擁有更先進(jìn)的有限元分析技術(shù)，當(dāng)前業(yè)內(nèi)主要利用汽車發(fā)動機(jī)動力學(xué)與CAE技術(shù)結(jié)合的策略對發(fā)動機(jī)曲軸進(jìn)行研究開發(fā)。針對發(fā)動機(jī)零部件及結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)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(jī)內(nèi)部構(gòu)件的動力學(xué)分析以及疲勞強(qiáng)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(guān)的機(jī)構(gòu)很早就已經(jīng)開始對曲軸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行試驗和分析研究，早在上個世紀(jì)時就已經(jīng)開始發(fā)表過一些與此相關(guān)的研究論文其中大多數(shù)都是專門研究航空飛機(jī)的發(fā)動機(jī)曲軸疲勞強(qiáng)度。隨著我們對于內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用日益深入，對于曲軸運(yùn)行時的強(qiáng)度這個問題也提出了新的要求。汽油機(jī)由于采用各種新型技術(shù)，使曲軸的疲勞強(qiáng)度和負(fù)載都會大幅度地增加，因此汽油機(jī)曲軸疲勞強(qiáng)度的問題也會變得愈來愈嚴(yán)重。當(dāng)前若按照這種過時的研發(fā)管理方法己經(jīng)無法完全滿足越來越多需要提高行業(yè)水平的技術(shù)要求。基于這種實際情況，研究者們一般只有通過靜運(yùn)動強(qiáng)度參數(shù)試驗的這種方法應(yīng)用來深入地研究探討物體結(jié)構(gòu)運(yùn)動參數(shù)對物體曲軸運(yùn)動強(qiáng)度的影響作用，即我們將之稱為"參數(shù)試驗"。然后再根據(jù)靜強(qiáng)度分析得到的規(guī)律與疲勞強(qiáng)度之間已經(jīng)建立了一定的對應(yīng)關(guān)系，以此規(guī)律為理論依據(jù)后再進(jìn)行綜合考核各個運(yùn)動曲軸的疲勞強(qiáng)度。前聯(lián)邦德國的斯塔耳在一年期間進(jìn)行了最早的比較系統(tǒng)的參數(shù)試驗。他運(yùn)用測量手段得出了曲軸單拐的四個主要參數(shù)對圓角形狀參數(shù)即理論應(yīng)力集中系數(shù)的影響曲線。1960年，克諾赫和哈塞爾格魯伯根據(jù)斯塔耳的試驗數(shù)據(jù)，整理成無因次參數(shù)對彎曲和扭轉(zhuǎn)形狀參數(shù)的獨立影響曲線，并近似地用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行表達(dá)。從而得出了一種最大曲軸應(yīng)力的計算方法[5]。20世紀(jì)50年代，德國內(nèi)燃機(jī)研究協(xié)會就在"空間的應(yīng)力狀態(tài)及物理參數(shù)對力的傳遞和元件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響"的重點研究課題上，專門組織人員成立了關(guān)于曲軸的課題研究工作團(tuán)隊，深入分析研究了曲軸的整體尺寸參數(shù)對其結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(shù)對重型柴油機(jī)的實心曲軸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響[6]；第二部分則側(cè)重于曲軸曲柄較薄的高速內(nèi)燃機(jī)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(dá)國家都已經(jīng)有不少科學(xué)專家和著名學(xué)者針對曲軸的振動強(qiáng)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(guān)研究曲軸整體結(jié)構(gòu)的振動強(qiáng)度[7]和振動等許多方面的學(xué)術(shù)論文已經(jīng)為我們當(dāng)今社會中深入研究這個科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者們提供了很好的理論依據(jù)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(jìn)行動態(tài)特性分析來深入地研究曲軸的強(qiáng)度，建立了一個準(zhǔn)確的三維曲軸模型，并根據(jù)計算分析得出曲軸振動的振幅，其中所得到的計算結(jié)果完全符合實際試驗中所得的測量結(jié)果。2國內(nèi)研究現(xiàn)狀長春汽車研究所黃佐賢先生先后翻譯了許多國外學(xué)者有關(guān)新型曲軸強(qiáng)度的相關(guān)研究理論文獻(xiàn)和相關(guān)資料,并對這些新型曲軸的運(yùn)動強(qiáng)度測量計算及其方法特點做出了研究總結(jié),作出了比較系統(tǒng)性的研究論述。為國內(nèi)科學(xué)研究工作人員積極開展曲軸強(qiáng)度相關(guān)方面的學(xué)術(shù)課題理論研究以及工作討論提供了寶貴的理論基礎(chǔ)[8][9]。20世紀(jì)90年代,隨著當(dāng)時我國現(xiàn)代計算機(jī)科學(xué)硬件技術(shù)的飛速進(jìn)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(chǎn)品出口限制的逐漸解除，國內(nèi)對曲軸強(qiáng)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(jī)曲軸單拐模型進(jìn)行了應(yīng)力分析并做了可靠度計算[10]；王良國等人應(yīng)用有限元分析軟件建立了368汽油機(jī)曲軸的整體有限元模型并對其疲勞強(qiáng)度進(jìn)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(yīng)力分布、形狀優(yōu)化以及強(qiáng)化工藝處理等問題；孫連科等人使用分析軟件對柴油機(jī)曲軸進(jìn)行了靜態(tài)應(yīng)力分析和模態(tài)分析[12]，研究了曲軸圓角部位的疲勞強(qiáng)度和曲軸振動特性。二十世紀(jì)末，我國才開始多體動力學(xué)研究，隨著研究的深入，在多體動力學(xué)的某些方法上也取得了一定的成績。在發(fā)動機(jī)動力學(xué)及摩擦學(xué)方面，何之仙等研究者利用多體動力學(xué)知識展開了相關(guān)的研究[13]。通過仿真計算，獲得了發(fā)動機(jī)曲軸的動態(tài)響應(yīng)，并通過對發(fā)動機(jī)曲軸摩擦副的潤滑研究，獲得了發(fā)動機(jī)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(chǔ)上構(gòu)建了發(fā)動機(jī)曲軸、連桿、活塞的3D模型，并在ADAMS基礎(chǔ)上建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型[14]。利用對發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)在不同工況下的仿真，對發(fā)動機(jī)曲軸的應(yīng)力應(yīng)變曲線有了一定的研究。利用獲取的曲線，對發(fā)動機(jī)曲軸開展了在疲勞方面的相關(guān)分析，預(yù)測了發(fā)動機(jī)曲軸的疲勞壽命。通過動力學(xué)與有限元結(jié)合的仿真分析，可以獲得更加真實的分析結(jié)果，并可以極大的減少開發(fā)時間，進(jìn)一步的降低研發(fā)費(fèi)用，提高研發(fā)的效率[15]。參考文獻(xiàn)[1]官利建.中國汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)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(jī)曲軸強(qiáng)度研究[R],北京:第一機(jī)械工業(yè)部科學(xué)技術(shù)情報研究院,1980(5)[9]黃佐賢.曲軸圓角強(qiáng)度的計算方法[J],內(nèi)燃機(jī)學(xué)報,1987(1):52-65[10]方華,王天靈,李盛成.493柴油機(jī)曲軸有限元分析及可靠度計算[J],汽車技術(shù),1998（8）：11-13[11]王國良,胡德波.368Q型發(fā)動機(jī)曲軸疲勞強(qiáng)度有限元分析[J],內(nèi)燃機(jī)學(xué)報,2000,18(3):270-274[12]孫連科,唐斌,薛冬新等.6110柴油機(jī)曲軸的三維有限元分析[J],車用發(fā)動機(jī),2007（2）：81-84[13]馬永斌,周琦.直列式四缸內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)多體動力分析[J]