２８２ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｖｏ１．６ Ｎｏ．３，Ｓｅｐｔ．２０１５ Ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ４－ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｅｎｇｉｎｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ ＬＩ Ｘｕｅ－ｍｉｎ，ＣＵＩ Ｚｈｉ—ｑｉｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ， 猢 ０３００５１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣＡＴＩＡ ＶＳＲ２０ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｗａｓ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｕｐ ３ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｏｌｉｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｉｎｌｉｎｅ ｆｏｕｒ－ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｇａｓｏｌｉｎｅ ｅｎ— ｇｉｎｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ．Ｔｈｅ ｆｒｅｅ ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｓｉｘ ｏｒｄｅｒｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＧｒｉｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈｌ４．０ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄＴｈｅ ｒｅｌｉａ— ．ｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｍｏｄａｌ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔＴｈｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ．ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＡＮＳＹＳ ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ；ｍｏｄｅｌ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ＣＬＤ ｎｕｍｂｅｒ：ＴＫ４４ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ ｃｏｄｅ：Ａ Ａｒｔｉｃｌｅ ＩＤ：１６７４—８０４２（２０１５）０３—０２８２—０４ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—８０４２．２０１５．０３．０１４ ｓｈａｆｔ ａｎｄ ｏｖｅｒａｌｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎ— ０ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｈｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒ— ｔａｎｔ ｐａｒｔ ｏｆ ａｎ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ，ｃａｒｒｉｅｓ ｔｅｒｎａＩ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ／ 一 ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｕｓｅｓ ｔｈｒｅｅ－－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｓｏｆｔ—— ｗａｒｅ ＣＡＴＩＡ Ｖ５Ｒ２０ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａＩ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｎ ｉｎｌｉｎｅ ｆｏｕｒ－ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｇａｓｏｌｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔａｋｅｓ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ１ ４．０ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｆｒｅｅ ｍｏｄａｌ ａ－ ｎａｌｙｓｉｓ，ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｏｒｄｅｒ ｎａｔｕｒａｌ ｔｈｅ ｈｅａｖｉｅｓｔ ｌｏａｄ．Ｔｈｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｇａｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｉｎｅｒｔｉａ ｆｏｒｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｄｕｃｅ ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｔｏｒｓｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ｔｏ ｔｈｅ ｃｒａｎｋ— ｓｈａｆｔＥ 一 ．Ｔｈｅｓｅ ｔｏｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｒｅｓｕＩｔ ｉｎ ｓｅｖｅｒｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｄａｍａｇｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｄｉｓａｓｔｒｏｕｓ ｆｏｒ ｉｎ— ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ． ｐｕｔ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（ＩＣＥ）．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｗｅ ｎｅｅｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｍｏｒｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｓｔｒｅｓｓ，ｄｅｆｏｒｍａ— ｔｉｏｎ，ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｖｅｒｙ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒａｎｋ— Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｏｆ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｍｏｄｅｌ Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｌｉｎｅ ｆｏｕｒ－ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｇａｓｏｌｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｍｏｄｅｌ ａｒｅ ｓｈｏｗｎ ｉｎ Ｔａｂｌｅ １． Ｔａｂｌｅ １ Ｍａｉｎ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ ｏｆ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｍｏｄｅｌ １．１ Ｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｃｏｎｔａｉｎｓ ｍａｎｙ ｓｍａｌｌ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｍｏｄｅｌｉｎｇ， ｉｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｍｅｓｈ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｖｅｒｙ ｄｅｎｓｅ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｎｏｄｅｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｔ ｎｅｅｄｓ ｍｏｒｅ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ｄａｔａ ｆｉｌｌｅｔｓ，ｃｈａｍｆｅｒｓ ａｎｄ ｆｉｎｅ ｏｉｌ ｈｏｌｅｓ．Ｉｆ ｔｈｅｓｅ ｆａｃｔｏｒｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｄａｔｅ：２０１５～０６—０７ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ：ＬＩ Ｘｕｅ－ｍｉｎ（ｘｕｅｍｉｎｇ６６６＠１６３．ｃｏｒｎ）