曲轴是摩托车发动机的核心运动部件,它与活塞、连杆组成曲柄滑块机构,将活塞直线往复运动转换为曲轴旋转运动。摩托车发动机曲轴以每分钟近万转的高速运转,机油温度高达150℃,在这种高速和高温的恶劣环境下工作,对曲轴的振动和强度要求更加严格,对曲轴的设计开发提出了更高的要求。本文结合某企业的发动机开发项目,对大功率摩托车发动机曲轴进行设计分析。曲轴结构不同程度上直接影响曲轴的振动特性、疲劳强度和整车的舒适性,因此确定曲轴的结构非常重要,关系到整个开发的进度和效果。根据摩托车曲轴结构特点、排量和功率扭矩近似的发动机曲轴结构与尺寸的统计资料和经验,确定曲轴的基本结构和相关的关键尺寸参数、材料、润滑方式等设计要素。曲轴机构是高速旋转和往复运动的复合运动部件,掌握曲轴机构运动规律和运动中的受力情况对设计分析至关重要。建立往复运动和旋转运动的运动学方程和运动力学方程,分析其运动规律和受力情况,得到曲轴受到不平衡惯性力的影响,然后深入研究分析不平衡惯性力类型和一阶不平衡惯性力,得出不同的动平衡和主倾角对一阶不平衡惯性力的大小和方向的影响。曲轴是整车的振动源,曲轴的振动直接影响整车振动水平。曲轴振动是由不平衡惯性力引起,所以曲轴的不平衡惯性力与整车振动密切相关。通过引入刚体打击中心理论建立曲轴的不平衡惯性力与整车振动关系,找到曲轴的动平衡和主倾角对整车振动的影响。再通过计算相应的曲轴动平衡和主倾角,找到对整车振动影响降到最小的状态。曲轴是发动机最重要的部件,它的性能优劣直接影响发动机的稳定性和寿命。利用ANSYS有限元软件对曲轴进行模态分析和强度分析,确保曲轴性能满足使用要求。首先使用三维软件CATIA建立曲轴机构三维模型。然后应用ANSYS有限元软件对曲轴结构的固有频率和振型进行模态计算分析,在设计上避免曲轴与发动机发生共振。通过样机模态试验验证计算模态的准确性,从而验证曲轴模型的准确性。再对曲轴进行强度分析,特别是对应力集中的主轴颈圆角的应力分析。然后对曲轴机构耐久性进行分析,并通过样机的耐久试验检验曲轴的耐久性。通过对摩托车发动机曲轴的设计分析和试验确认,在功率增大的情况下,曲轴结构满足曲轴的振动、强度和耐久性等设计要求。运用模拟检证与样机试验相结合等方法,提高大功率摩托车发动机曲轴设计能力和质量,减少重复工作量,缩短开发时间,降低开发成本,有效的完成曲轴的设计开发工作。