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第一章 绪论
1.1 选题的目的及意义
铣床主轴是发动机的主要零件，其强度和刚度对发动机的可靠性有决定性的影
响，目前国内外很多学者进行过对该问题的研究。由于结构的复杂性，在对铣床主轴及其它发动机的一些主要零部件如连杆、活塞、气缸盖及机体等进行强度、刚度分析时，采用传统的力学方法只能近似的反应其受力及变形情况，远不能满足分析和设计的需求。例如，铣床主轴在发动机进行增大功率的改进后，将受到更大的工作载荷，结构的承载能力如何将成为关注的重点。采用常规的方法进行分析，不仅精度低，而且无法正确的反应铣床主轴在发动机一个工作循环内各瞬时的应力分布。随着计算机和计算力学的飞速发展，最近30多年来铣床主轴的计算方法、应力分析精度有了极大的提高，目前先进的方法是利用基于理论平台的有限元技术分析、预测、评价这些关键零部件的力学属性，不仅铣床主轴的静强度可以较为准确计算，而且铣床主轴的动应力也可以较准确计算。
随着发动机技术的不断发展，发动机的设计向着提高效率、增加可靠性、减轻质量、降低燃油消耗率以及降低排放等方向发展，其强化指标不断提高，机械负荷不断增加。而铣床主轴在工作过程中会受到旋转质量的离心力、周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使其承受弯曲和扭转载荷，是一种扭转弹性系统，本身具有一定的自振频率。在工作过程中，经过连杆传到连杆轴颈部作用力的大小和方向都是周期性变化的，这种激振力作用在铣床主轴上，引起铣床主轴的扭转振动，当激励频率与铣床主轴的自振频率成倍数关系时，会使振动加剧，动应力急剧增大，致使铣床主轴出现弯曲疲劳破坏和扭转疲劳破坏。所以较准确地分析铣床主轴的动力特性、进行强度校核以及疲劳寿命的评估就显得极为重要。
本文的研究目的也就是综合考虑计算规模与结果精度，结合铣床主轴的结构与运行特点，采用有限单元法建立发动机动力系统有限元模型，在全面对铣床主轴的强度和疲劳寿命的影响因素进行分析的基础上，针对铣床主轴动力系统，根据实际工况，获取铣床主轴在不同状态下的静强度结果并和试验数据进行对比分析，从而为铣床主轴的结构设计奠定基础。
