曲轴是把活塞的往复直线运动转化为曲轴回转运动的装置,曲轴是发动机的关键组成部分。在曲轴的设计中,获得准确的曲轴的静态性能和动态性能是曲轴结构设计的基础和关键。本文以四缸四冲程发动机曲轴为研究对象,对其动态特性和静态特性进行了研究,并利用试验优化技术对曲轴进行了优化设计和多种方案的试验比较,得到了影响曲轴应力指标的因素主次顺序和各个因素的影响趋势,为曲轴的设计提供了一些科学依据和有效的方案。主要研究内容如下： 　　首先,介绍了有限元建模理论,分析了发动机曲轴的受力特性,得到了曲轴各个曲拐曲柄销在拉、压两个载荷工况下的受力情况。 　　其次,以发动机四拐曲轴模型为基础,采用有限元分析理论对其进行静态特性分析,得到了曲轴在第二缸爆发时,曲轴在受拉和受压两个载荷工况下的应力云图,得到曲轴的危险部位应力值,并计算出了曲轴的安全系数,校核了曲轴的强度,证明了曲轴有限元模型及边界条件的正确性和可行性。 　　然后,通过正交试验优化设计方法,对曲轴应力影响较大的参数,即主轴颈直径、主轴颈长度、曲柄销直径、曲柄销长度、曲柄臂厚度、过渡圆角半径等因素进行了六因素三水平单目标的正交试验优化设计,得到一组最优组合参数以及各个因素水平变化对曲轴应力大小影响的趋势。结果表明,主轴颈直径是影响曲轴应力最为显著的影响因素,通过适当控制主轴颈的直径,可以达到有效减少曲轴应力的目的。各个因素水平变化对应力影响的趋势可用来指导曲轴的优化设计工作。 　　最后,运用数值分析软件ANSYS,采用智能网格技术对改进前后曲轴进行了网格划分,分析了改进前后曲轴的动态特性,比较了两者固有频率和振型。