曲轴是柴油机中最重要的部件之一,其尺寸和性能参数在很大程度上影响并决定着柴油机的整体尺寸、重量、可靠性和寿命。由于曲轴受力极其复杂,工作过程中还要承受扭转、弯曲等各种形式的振动,所以曲轴可能在柴油机工作频率范围内产生共振、附加动态应力,致使曲轴过早的出现弯曲疲劳破坏和扭转疲劳破坏。因此研究曲轴的动态性能,掌握曲轴在工作过程中的振动规律以及载荷的变化规律,对提高曲轴的可靠性和寿命具有十分重要的意义。本课题以4125A型柴油机曲轴为研究对象,运用CAD/CAE技术和有限元方法,对该曲轴进行了动力学分析。应用三维造型软件Pro/E和大型有限元分析软件ANSYS,按照该曲轴的结构特点和实际工作条件,建立了三维有限元力学模型,分别进行了模态分析、谐响应分析和瞬态分析。(1)通过模态分析确定了曲轴结构在自由状态和约束状态下的固有频率和相应的振型,结果显示,约束模态分析更加符合曲轴工作的实际情况,柴油机中、高频段振动会对曲轴的工作性能产生影响,低频段振动不会产生影响;(2)在模态分析的基础上通过谐响应分析得到该曲轴在周期性简谐激励作用下各点随振动频率变化的应力和位移值及其相应的曲线图,结果显示,柴油机中频振动时曲轴不会产生共振,而高频振动则会对曲轴产生一定的影响;(3)通过瞬态分析得到该曲轴上各点在一个工作周期内随时间变化的应力和位移值及其相应的等值线图,分析结果给出了曲轴在工作状态下应力、应变和位移的大小以及分布情况,为曲轴的改进、优化和设计提出了一种可靠的研究方法。