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



然而這一切的變化是和構成發(fā)動機主要摩擦副之一的曲軸設計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，整個發(fā)動機的摩擦功才能降低，達到低的機械損失和高的燃料使用效率。現(xiàn)在發(fā)動機曲軸的設計精度也是大幅提高，例如：曲軸主軸頸的尺寸公差從0.028mm左右已經提高到了0.018mm，在個別發(fā)動機上甚至到了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，在個別發(fā)動機上甚至到了Ra0.16的超精要求。還有其他的曲軸關鍵指標圓度、圓柱度、軸頸跳動等等都比原來提高了很多。曲軸的材料上，在設計和結構確定后，曲軸的材料選取適當與否，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)動機曲軸材料的發(fā)展也取得了比較大的進步，根據不同的用途和強化程度的發(fā)動機也產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，碳素鋼的強度低于合金鋼，但對缺口的敏感性要較合金鋼低，對機械加工要求較低。碳素鋼的代表材料為45鋼，現(xiàn)在廣泛用于中低負荷的柴油發(fā)動機。
合金鋼是為了提高曲軸的疲勞強度，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，主要應用于高強化發(fā)動機。其次是球鐵材料，早期廣泛應用的QT600-2，經過正火處理后其強度接近中碳鋼，但延展性，彈性模量、韌性都要低于鋼，因此其疲勞強度較低。球鐵材料還具有減振、對缺口敏感性低等特點，因此早期在汽油發(fā)動機中也獲得了廣泛應用。現(xiàn)在球墨鑄鐵材料隨著發(fā)動機強化的需求又出現(xiàn)了QT700-2、QT800-2、QT800-6、QT900-2、ADI等一系列高性能球鐵材料。
球鐵材料經圓角滾壓后可以提高疲勞強度80%，而鋼只能提高約50%，這使得球鐵材料能夠滿足中等負荷發(fā)動機的使用。根據第3章CAE曲軸強度仿真的結果，最終選定QT800-2作為本次論文中開發(fā)的發(fā)動機曲軸材料。（本文來源：正航儀器）http://m.jiangchuanxian.com