四缸柴油机曲轴的自由模态分析

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1、四缸柴油机曲轴的自由模态分析63文章编号：1006-1355（2010）06-0063-04四缸柴油机曲轴的自由模态分析周海超，左言言，鲍林晓（江苏大学振动噪声研究所，江苏镇江212013）摘要：利用CATIA软件建立四缸柴油机曲轴的三维模型，然后再用ANSYS软件对曲轴进行自由模态分析，得出前8阶固有频率和振型。通过试验手段对实体曲轴的自由模态进行测量得出曲轴的固有频率。最终将有限元分析结果和试验结果对比表明，两者所得固有频率吻合性较好，有限元分析计算结果是可信的，为曲轴的强迫振动分析和结构优化设计

2、奠定基础。关键词：振动与波；柴油机；曲轴；有限元法；模态分析中图分类号：TK42；O241.82文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2010.06.015Free-VibrationModalAnalysisofaCrankshaftof4-CylinderDieselEngineZHOUHai-chao,ZUOYan-yan，BAOLin-xiao(InstituteofNoiseandVibration,JiangsuUniversity,Zhenjiang

3、Jiangsu212013,China)Abstract:The3Dmodelofacrankshaftoffour-cylinderdieselengineisestablishedwithCATIAsoftware.Thenafree-vibrationmodalanalysisofthecrankshaftiscarriedoutwithANSYScode,andtheinherentfrequenciesandthevibrationmodesofthefirst8ordersareobtai

4、ned.Thefree-vibrationmodesofthecrankshaftareverifiedbytesting.MutualcomparisonshowsthattheresultsofFEAestimationareingoodagreementwiththoseoftesting.Thus,theresultofFEAiscreditable.Thisworkcanbeconsideredasapreliminaryworkofforcedvibrationanalysisandstr

5、uctureoptimizationforcrankshafts.Keywords:vibrationandwave;Dieselengine;crankshaft;finiteelementmethod;modalanalysis曲轴是内燃机的主要零件之一，曲轴的破坏事型。之后，通过试验手段获得曲轴的固有频率，通过故可能引起内燃机其它零件的严重损坏。由于曲轴二者数据比较，验证所建有限元模型的正确性，为后结构具有一定的振动固有频率，曲轴在干扰力或力续有限元分析曲轴的强迫振动和曲轴的优化设计提矩作用下工

6、作时，会按激励的频率进行强迫振动。供依据。当激振频率与其固有频率相同时，就会产生共振现1曲轴三维实体模型的建立[1]象，甚至可能造成曲轴断裂。曲轴自由振动模态的计算，是其扭振计算的第一步。自由振动模态的本研究以某四缸柴油机曲轴为研究对象，从曲计算目的是求出系统的固有频率和振型，为强迫振轴结构上来看，曲轴是有4个单拐组合起来的，共有动计算提供必要的条件。4个连杆轴颈和5个主轴轴颈。利用CATIAV5R17本研究用ANSYS有限元分析软件对由CATIA软件建立曲轴的三维模型，然后保存可以直接导入建立的某四

7、缸柴油机曲轴三维有限元模型进行了自ANSYS的model格式。由振动的模态分析，得出曲轴的各阶固有频率和振由参考文献[2,3]知，在进行曲轴实体建模时，为了使有限元网格化与实体结构一致，保证计算结果收稿日期：20109-12-10；修改日期：2010-03-01的准确性，在不影响结构动态特性的原则下，对曲轴作者简介：周海超（1984-），男，河南许昌人，硕士研究生，研主轴颈和平衡重上的小直径油孔，凸台等结构进行究方向为车辆振动与噪声控制。了省略简化处理，建成的曲轴三维模型见图1。E-mail:haic

8、haozhou999@163.com2010年12月噪声与振动控制第6期2模态分析的有限元模型见图2，划分曲轴后共得到71698节点，45056个单元。2.1结构动态特性的有限元法2.3约束处理对于具有连续质量的结构用有限元法进行模态固有频率和固有振型是由结构的几何形状、材分析时，先将该结构离散为有限个单元组成的模型，料特性以及约束形式决定的。对整体曲轴进行自由图1曲轴的三维实体模型Fig.1Thethreedimensionalsolidmodelof