内燃机从诞生至今，约有一个半世纪的历史了。与其他应用科学一样，内燃机的每一次发展都与人类的生产实践息息相关。内燃机诞生于对活塞式蒸汽机的研究和改进,在内燃机的发展史中举足轻重的是德国人奥托和狄塞尔，正是他们在总结了前人无数的实践和经验，对内燃机的工作循环提出了较为完善的奥托循环和狄塞尔循环，才使得到他们为止几十年间无数人的实践和创造活动得到了一个科学地总结，并有了质的飞跃，他们将前人粗浅的、纯经验的、零乱无序的经验，加以继承、发展、总结、提高，找出了规律性，为现代汽油机和柴油机热力循环奠定了热力学基础，为内燃机的发展做出了伟大的贡献。

曲轴是内燃机中最主要的运动部件之一，它的尺寸参数在很大程度上决定并影响着内燃机的整体尺寸和重量，内燃机的可靠性和寿命也在很大程度上取决于曲轴的强度。因此，设计新型内燃机或对老产品进行改造时，都必须对曲轴的强度进行严格的安全考核。近年来随着对内燃机动力性和可靠性的要求不断提高，曲轴的工作条件愈加苛刻，曲轴强度的问题变得更加重要。为了使曲轴强度的预测更加接近于实际，从而获得合理的曲轴设计，国内外许多学者进行了大量的研究工作，发表了很多这个专题的研究成果。

曲轴质量(指轻重)约占内燃机质量的10％，成本约占整机的10％~12％，其材质大体分两类：一类是锻钢，一类是球墨铸铁。由于采用铸造方法可获得较为理想的结构形状，从而减轻质量，且机加工余量随铸造工艺水平的提高而减小，目前国外球铁铸造曲轴的单边加工余量可达2—3mm。另外球墨铸铁的切削性能良好，并且和钢质曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性。而且球铁中的内摩擦所耗功比钢大，减小了工作时扭转振动的振幅和应力，应力集中也没有钢质曲轴敏感。所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛的应用。统计资料表明，车用发动机曲轴采用球铁材质的比例为：美国85％，日本40％，俄罗斯、比利时、荷兰和德国也已大批量生产。国内采用球铁曲轴的趋势则更加明显，中小型功率柴油机曲轴85％以上用球铁。我国内燃机曲轴专业生产主要企业共63家(据2000年《中国内燃机工业年鉴gt;数据)，近年来随着行业的不断发展，通过引进技术消化吸收，自行开发总体水平有了较大的提高。但是我们也应该看到，我国内燃机曲轴生产技术距世界先进水平仍相差很远，甚至于还满足不了我国内燃机工业技术发展的要求。国内曲轴专业生产厂家虽然不是很多，但存在整体规模小、专业化程度低、企业设备陈旧、产品设计和工艺落后、性能寿命和可靠性差、品种杂乱及“三化（制度化，规范化，程序化）”程度低等差距，它是影响整机适应国内及国际市场能力的重要因素。随着我国加入WTO，内燃机零部件行业将面临更加激烈的市场竞争，也将迎来新的发展与机遇。我们只有充分了解国内外内燃机曲轴制造技术现状及发展趋势，及时的改进和提高曲轴制造技术水平，生产出具有世界一流水平的内燃机曲轴，才能以实力参与市场竞争。

2. 研究的基本内容与方案

通过查阅相关资料、文献，学习相关软件，在老师的指导下，主要研究120kW四冲程汽油机曲轴组设计及校核，模拟在不同工况和振型下曲轴的载荷来确定疲劳断裂抗力或疲劳寿命及其耐磨性要求。进行设计时，由曲轴需要的综合机械性能来确定曲轴各方面参数。本文主要采用理论分析，计算机模拟的方法，利用软件分别对曲轴的弯曲震动和扭转震动引起的应力集中进行分析，从曲轴的主要破坏形式来确定曲轴设计时需要考虑的各方面要素;再通过分析国内外曲轴生产加工的实际情况进行比较，以经济和实际的角度确定曲轴的加工工艺和材料选择。最终确定120kW四冲程汽油机曲轴组的设计方案并通过软件进行校核。主要研究内容如下：

1. 通过文献检索和资料查阅，了解内燃机曲轴设计方法和要求，了解国内外曲轴设计和生产的实际情况，确定设计方向，加工工艺和材料选择。

2. 通过热力学，运动学计算确定总体设计，结合总体设计综合考虑确定曲轴组的基础模型，合理配置平衡块，合理的曲柄排列，合理的轴颈轴承副油孔布置。

3. 对所设计的曲轴组在不同工况下的振型和应力情况进行基本的计算以及分析。

4. 分析不同工况下曲轴各个位置的机械性能要求，计算后确定曲轴的各项设计参数。对各个方案进行强度分析和校核确定最终设计方案，并分析该设计方案的合理性。

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