曲轴是发动机中结构最复杂、承受载荷最大、成本极高的核心零件,它的质量直接影响着柴油机的整体性能。曲轴在工作中承受着来自活塞连杆传递的周期性变化的扭矩作用,会产生扭转强迫振动,当外界激励频率和曲轴的自振频率接近或者相同时,就会发生共振现象。共振会使曲轴动力特性突变,扭振幅度剧增,加大曲轴承受的附加应力,产生噪音,加速曲轴齿轮的磨损,影响气门定时和供油提前角,严重影响发动机的耐久性能。曲轴减重孔的增设,可以减轻曲轴重量,降低过渡圆角处的应力集中,改善曲轴模态及连杆负荷。研究减重孔对曲轴特性的影响规律,对曲轴结构的改进与优化具有重要意义。本文以东风CY4102BZQ型号车用柴油机曲轴为研究对象进行了以下研究工作:(1)根据曲轴的实际尺寸参数,用Solidworks软件建立曲轴及轴瓦和轴承座的三维实体模型,将模型导入到workbench中,研究单元类型和尺寸对网格质量和网格收敛性的影响,设置适当的单元类型和单元尺寸,得到曲轴的有限元模型;(2)分别对不同尺寸减重孔的曲轴进行曲轴自由模态分析和约束模态分析,得到曲轴模态随减重孔尺寸的变化规律;(3)分析曲轴载荷,对曲轴施加适当的边界条件,对不同尺寸减重孔的曲轴进行强度分析和刚度分析,得到不同减重孔尺寸对曲轴应力和刚度的影响规律。通过对曲轴减重孔的研究,综合对比各模型的模态、强度和刚度,选取25mm来设定曲轴减重孔直径,实现曲轴减重4.65%。