伴随着汽车工业的发展,作为汽车产品的核心部件,发动机得到了快速的发展,发动机高效化、轻量化、高功率化成为业内追求的目标。为实现以上目标,发动机缸内直喷技术、高温EGR、涡轮增压、集成中冷、高压油轨、分层燃烧等技术逐步得到推广。曲轴作为发动机的核心运动部件受到的负载愈加苛刻。由于发动机曲轴结构复杂,其轴向多处存在截面突变,导致其在承受交变的扭转、弯曲及拉应力时易发生疲劳失效。以提高汽车发动机曲轴的可靠性为目的,拟对某新型号汽车发动机曲轴的动力学及疲劳强度开展研究,以便指导后期发动机曲轴的设计并改进现有的制造工艺。本文创新性利用发动机测功台架的燃烧分析仪实际采集的发动机全工况燃烧过程数据作为输入条件,通过对曲柄连杆机构的受力分析,获得发动机曲柄连杆机构工作状态,在AVL EXCITE PU软件内缩减了相关的模型后构建了动力学模型。设置体单元类型并添加边界条件等约束,对曲轴进行了全工况的动力学有限元分析,获得发动机曲轴的薄弱位置,为发动机曲轴的疲劳研究提供了可靠的数据输入。本文主要通过以下几个方面对发动机曲轴动力学进行了分析:曲轴皮带轮飞轮系统的瞬态应力分析、模态的分析、发动机飞轮及皮带轮端位移及其频域分布情况。利用对模型特征值计算,获得了曲柄连杆系统的固有频率、振型等,通过分析获得了发动机曲轴在工作过程中的真实状态,为发动机曲轴设计提供了支持。曲轴强化工艺对疲劳强度影响很大,通过对曲轴圆角滚压机理进行研究,获得滚压工艺对曲轴疲劳强度的影响因素。通过疲劳损伤理论及前期获得的分析数据,利用有限元软件对发动机曲轴进行了疲劳寿命有限元分析,通过添加滚压系数,对仿真模型机型修正,获得了发动机曲轴全工况下的安全系数,进一步验证了发动机曲轴可靠性。最后利用试验室曲轴疲劳试验机对曲轴进行疲劳试验研究,试验结果证明发动机曲轴疲劳强度满足要求。通过调整发动机曲轴各批次样件的滚压工艺参数对发动机曲轴滚压工艺进行试验研究,获得了曲轴疲劳强度与滚压工艺参数之间的关系,此试验结果与前面章节的理论研究的基本吻合,为后期曲轴设计及加工工艺选择提供了理论基础。