一、前言

曲轴作为发动机中最重要的、承受载荷最大的传动部件之一，其作用是将活塞连杆组传递的动力转变为扭矩进行输出，并驱动着配气机构及其他装置的运行，同时还要承受缸体中周期性的气体压力、旋转质量的离心力和往复惯性力以及它们共同作用的力矩。除此之外，现阶段随着排放要求的提高，发动机小型化与涡轮增压器的组合使用成为一种趋势，这样就对曲轴的强度和轻量化有更高要求，因此曲轴的疲劳强度是研究曲轴的重点。

影响曲轴疲劳特性的三大因素：结构、载荷以及材料属性。在实际的工程中，受到成本等因素的制约，发动机曲轴的材料往往是确定的；此外，由于动力性和燃油性能方面的要求，发动机零部件所承受的载荷特性往往也都是确定的。因此对于曲轴这样结构较为复杂的发动机零部件，研究其结构特性对其疲劳特性的影响，并确定其中最主要的影响参数，对于零部件的结构设计有着重要的指导意义。

二、国内的研究概况

田延晖采用连续梁法计算得到曲轴的受力情况，再根据经验公式计算出名义应力，建立几何模型导入ABAQUS 中，并划分网格、施加载荷和边界条件，得出曲轴的应力应变图，再对曲轴进行模态分析，得出曲轴的固有频率及曲轴各点随振动频率变化的位移图，同时得到在发动机运转过程中发生共振的几率^[1]。

张宏远，庞丽丽建立曲轴有限元模型，在ANYSY中划分网格，施加载荷，得出最大应力发生在轴颈的圆角部位^[2]。

尹建民, 王德海, 袁银南在X6135柴油机曲轴强度的三维有限元研究中提出使用连续梁法对曲轴进行计算，将得出的结果作为有限元分析的边界条件，再使利用单拐模型进行有限元的应力应变分析^[3]。

孙军、桂长林、汪景峰采用不同的边界条件对曲轴进行有限元计算，分析结果表明载荷、位移的边界条件对曲轴有限元分析的结果有很大的影响，因此为了提高有限元计算的精度应尽量采用接近实际的边界条件^[4]。

徐聪聪、苏铁熊、黄小亮提出不同的减重孔的尺寸、形状等因素对曲轴过度圆角处应力集中效应是不同的。通过有限元分析得出桶形减重孔对于改善圆角应力分布的效果最佳，缩口直径的尺寸大小对圆角处的应力也有一定的影响^[5]。

赵鹏、周扬、杨建法在曲轴弯曲疲劳试验台架的试验中，得出传统的单拐设计法对试验台参数估算较为快捷，但精度略显不足，台架后期调整耗时长；有限元估算法整体性较强，减少了台架后期调整的时间，但是设计阶段周期长^[6]。

鲍珂、李文提出的变电测法中，以应变片敏感栅覆盖范围内的平均应变代替峰值点应变所引入的误差，可以通过使用栅长较小的应变片进行控制误差。分析结果表明圆角疲劳危险位置的弯曲正应变沿轴颈周向变化小，但是沿圆角周向的梯度很大^[7]。