經(jīng)過CAE的仿真分析，確定了曲軸的3D數(shù)模在強(qiáng)度、扭振、軸承分析方面基本上是滿足要求的，證實(shí)設(shè)計(jì)方案是可行的。接下來我們需要根據(jù)發(fā)動機(jī)技術(shù)水平、應(yīng)用場合及所選供應(yīng)商的制造工藝水平來對曲軸進(jìn)行工程化設(shè)計(jì)。再由供應(yīng)商根據(jù)我們設(shè)計(jì)的工程圖紙和技術(shù)文件進(jìn)行小批量樣件生產(chǎn)試制。此階段是項(xiàng)目的關(guān)鍵時(shí)期，期間需要公司多部門協(xié)作，甚至是供應(yīng)商的工藝技術(shù)人員也要積極參與其中。
國內(nèi)隨著發(fā)動機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，乘用車汽油發(fā)動機(jī)已經(jīng)更新?lián)Q代了多次，從北京內(nèi)燃機(jī)492Q汽油機(jī)遍布中國大地，到后來的天津夏利376汽油機(jī)的夏利時(shí)代，再到天津豐田的8A發(fā)動機(jī)也是在中國開花，直到現(xiàn)在到大眾公司的1.4TSI發(fā)動機(jī)等一大批的發(fā)動機(jī)帶領(lǐng)著發(fā)動機(jī)的技術(shù)革新。從發(fā)動機(jī)的額定功率、額定扭矩、油耗水平及噪音水平多個(gè)方面都取得了極大地提高。另外乘用車用柴油機(jī)也取得了巨大突破，由過去的零應(yīng)用，到現(xiàn)在也能在市場上嶄露頭角，也一改柴油機(jī)粗暴低劣的形象，甚至有的柴油機(jī)在大部分工況下能和汽油發(fā)動機(jī)的噪聲水平相當(dāng)。



然而這一切的變化是和構(gòu)成發(fā)動機(jī)主要摩擦副之一的曲軸設(shè)計(jì)和制造水平的提高是分不開的，只有具備了高精度、低摩擦的曲軸和軸瓦的配副，整個(gè)發(fā)動機(jī)的摩擦功才能降低，達(dá)到低的機(jī)械損失和高的燃料使用效率?，F(xiàn)在發(fā)動機(jī)曲軸的設(shè)計(jì)精度也是大幅提高，例如：曲軸主軸頸的尺寸公差從0.028mm左右已經(jīng)提高到了0.018mm，在個(gè)別發(fā)動機(jī)上甚至到了0.012mm的高精度要求。曲軸主軸頸和曲柄銷的表面粗糙度也從原來的Ra0.63提高到了Ra0.2左右，在個(gè)別發(fā)動機(jī)上甚至到了Ra0.16的超精要求。還有其他的曲軸關(guān)鍵指標(biāo)圓度、圓柱度、軸頸跳動等等都比原來提高了很多。曲軸的材料上，在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)確定后，曲軸的材料選取適當(dāng)與否，決定了曲軸的壽命。材料選取的原則是在保證滿足使用要求的條件下，盡可能的選用成本較低和工藝性好的材料?，F(xiàn)在發(fā)動機(jī)曲軸材料的發(fā)展也取得了比較大的進(jìn)步，根據(jù)不同的用途和強(qiáng)化程度的發(fā)動機(jī)也產(chǎn)生了不同的曲軸材料。首先是鋼軸材料，除了少數(shù)鋼軸采用鑄造之外，大部分采用的是鍛造成型的毛坯制作方式，鍛造曲軸的材料主要有兩大類：碳素鋼和合金鋼。碳素鋼和合金鋼的材料剛度基本接近，碳素鋼的強(qiáng)度低于合金鋼，但對缺口的敏感性要較合金鋼低，對機(jī)械加工要求較低。碳素鋼的代表材料為45鋼，現(xiàn)在廣泛用于中低負(fù)荷的柴油發(fā)動機(jī)。
合金鋼是為了提高曲軸的疲勞強(qiáng)度，添加了Cr、Mo、W、Ni及V等貴金屬材料，這些年獲得了較大發(fā)展，主要應(yīng)用于高強(qiáng)化發(fā)動機(jī)。其次是球鐵材料，早期廣泛應(yīng)用的QT600-2，經(jīng)過正火處理后其強(qiáng)度接近中碳鋼，但延展性，彈性模量、韌性都要低于鋼，因此其疲勞強(qiáng)度較低。球鐵材料還具有減振、對缺口敏感性低等特點(diǎn)，因此早期在汽油發(fā)動機(jī)中也獲得了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在球墨鑄鐵材料隨著發(fā)動機(jī)強(qiáng)化的需求又出現(xiàn)了QT700-2、QT800-2、QT800-6、QT900-2、ADI等一系列高性能球鐵材料。
球鐵材料經(jīng)圓角滾壓后可以提高疲勞強(qiáng)度80%，而鋼只能提高約50%，這使得球鐵材料能夠滿足中等負(fù)荷發(fā)動機(jī)的使用。根據(jù)第3章CAE曲軸強(qiáng)度仿真的結(jié)果，最終選定QT800-2作為本次論文中開發(fā)的發(fā)動機(jī)曲軸材料。（本文來源：正航儀器）http://www.nanke022.com