摘要：本文采用非线性混合多体动力学软件Excite PU，结合有限元软件，对某摩托车发动机新设计的曲轴箱进行强度计算，计算中综合考虑了缸内爆发压力、传动轴、平衡轴动态载荷对曲轴箱的影响，计算结果表明曲轴箱强度满足使用要求，该结果得到了试验验证。

    本文对公司某基于原量产发动机进行改进设计的曲轴箱进行了强度计算，新设计的曲轴箱由于结构布局较量产机发生了一些变化，导致曲轴箱整体的强度分布也相应地发生改变，对曲轴箱的强度进行计算，以确定新曲轴箱设计是否还能达到强度使用要求。摩托车发动机曲轴箱结构紧凑，除曲轴连杆机构外，齿轮传动系统也布置在曲轴箱内，使曲轴箱体的受力状况比较复杂，承受曲轴、传动轴、平衡轴等部件交变的、动态的作用力，为了真实、准确的模拟曲轴箱的动态受力状况，此处采用了非线性混合多体动力学软件AVL Excite PU，结合有限元软件对发动机曲轴箱体在台架试验状态下的强度进行了计算分析。

    1 曲轴箱分析动力学模型
    1.1材料定义
    根据发动机的设计资料，对曲轴箱及曲轴箱镶套的材料属性进行了定义，如表1所示。

    1.2模型单元定义
    模型中采用的坐标类型是传统的直角坐标，其中：
    X方向：曲轴扭矩输出端指向磁电机端；
    Y方向：垂直气缸中心和曲轴中心；
    z方向：沿气缸中心，由曲轴指向缸头。
    为了使分析工况更接近于实际发动机工作工况，建立了缸体模型，由于此次分析重点是曲轴箱，缸体、缸头部分进行了简化处理，建立的是简易的气缸体模型，简易缸体与曲轴箱的接合及连接螺栓位置与实际缸体一致，以保证发动机工作时缸内爆发压力产生的作用力能正确传递到曲轴主轴承和箱体上。曲轴箱网格采用四面体单元，单元数：562 911，平衡轴整体采用六面体单元，曲轴轴段部分采用六面体单元，曲柄臂部分采用四面体单元，整个箱体及曲轴、平衡轴网格如图1所示。

    1.3边界条件
    1.3.1气缸爆发压力
    发动机工作时气缸爆发压力是发动机的主要激励力来源，该激励通过曲轴连杆机构直接传到曲轴主轴承处，另外作用在缸头的压力通过缸体与箱体的连接也传到了曲轴箱上，所以必须对发动机缸内爆发压力进行比较准确的定义。图4是模拟发动机8 000 r/min时采用的一个工作循环气缸爆发压力曲线，该曲线参照原量产发动机气缸爆发压力测试数据。
    1.3.2传动轴轴承力
    由于在摩托车发动机曲轴箱内布置了齿轮传动系统，动力传递过程中传动轴轴承处的载荷也是曲轴箱的重要激励力，在本次计算中考虑该边界条件的影响。本发动机曲轴箱内布置有两根传动轴，即传动主轴和传动副轴，图3、图4、图5、图6是传动主轴、副轴在发动机8 000 r/min时轴承处一个工作循环的载荷曲线，该载荷曲线取自该发动机传动箱动力学计算结果，包括左右轴承Y方向作用力和Z方向作用力。

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