基于整体曲轴梁单元法的曲轴变形和轴承负荷计算

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1、２００７年６月农业机械学报第３８卷第６期基于整体曲轴梁单元法的曲轴变形和轴承负荷计算孙军桂长林汪景峰【摘要】以某四缸内燃机曲轴为研究对象，探讨了多缸内燃机曲轴轴承负荷和曲轴变形计算的整体曲轴梁单元有限元方法。与计算多缸内燃机曲轴轴承负荷的传统方法比较，该方法更接近实际，可以直接且同时计算所有主轴承负荷。与整体曲轴体单元法加以比较，可见整体曲轴梁单元有限元方法是一种简单、方便、省时，计算精

2、度满足要求的曲轴变形计算方法。关键词：内燃机曲轴变形轴承负荷梁单元中图分类号：ＴＫ４１２＋＋４；ＴＫ４１３３１文献标识码：Ａ┉┊┎┄┃﹤━┊━┉┄┃┄﹤┇┃─┈┉﹥┄┇│┉┄┃┃﹣┇┃┄﹣┈┄┃〇┄━﹤┇┃─┈┉﹣│┐━│┃┉┉┄１１２ＳｕｎＪｕｎＧｕｉＣｈａｎｇｌｉｎＷａｎｇＪｉｎｇｆｅｎｇ（１．爣牉牊牉牏爺牕牏牤牉牜牞牏牠牪牗牊爴牉牅牎牕牗牓牗牋牪２．爣牃牕牋牫牎牗牣爛牣牠牗牔牗牠牏牤牉爠牕牋牏牕牉爮牓牃牕牠）﹢┈┉┇┉Ｔｈ

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4、ｃａｌｃｕｌａｔｅａｌｌｍａｉｎｂｅａｒｉｎｇｌｏａｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｏｎｅｓｉｎｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｃｒａｎｋｓｈａｆｔｂｅａｒｉｎｇｌｏａｄｏｆｍｕｌｔｉｃｙｌｉｎｄｅｒｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅ，ａｎｄｉｔｉｓａｓｉｍｐｌｅ，ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ，ｓａｖｅｔｉｍｅｍｅｔｈｏｄｕｓｅｄｉｎｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｃｒａｎｋｓｈａｆｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｗｈｏｌｅｃｒａｎｋｓｈａｆｔｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｉｔｓｃａ

5、ｌｃｕｌａｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｏｕｌｄｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．┎┌┄┇┈Ｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅ，Ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ，Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｂｅａｒｉｎｇ，Ｌｏａｄ，Ｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔ它更接近实际，但其计算需分步进行，各主轴承负荷引言也是分别求解，因此过程比较复杂、烦琐，而且还存曲轴轴承是内燃机中的主要零件之一。曲轴轴在计算模型简化产生的误差。承负荷是进行轴承润滑分析的前提条件之一，直接曲轴是弹性体，在载荷作用下会产生变形，这将影响轴承润滑分析的精度。多缸内

6、燃机曲轴各主轴直接影响曲轴轴承等零件的工作情况，因此曲轴变承负荷的计算，传统方法为简支梁法［１～２］形计算也是曲轴轴承润滑性能分析等研究的前提条，均将曲轴人为地分割成若干段，作为分别支承在两个主轴承件之一。目前曲轴变形基本采用有限元方法计算。有上的静定梁，完全不考虑相邻曲拐上作用力的影响，限元分析中计算模型的选取对计算过程和结果有较与实际情况之间有很大的差异。许多学者探讨了曲大影响。对于曲轴的有限元分析，整体曲轴体单元模轴轴承负荷的连续梁计算法［３～４］型有较高的计算精度，但该模型复杂，计算费时，特，与简支梁法比较，收稿

7、日期：２００６０２１４国家自然科学基金资助项目（项目编号：５０１７５０２３、５０５７５０６５）孙军合肥工业大学机械与汽车工程学院教授，２３０００９合肥市桂长林合肥工业大学机械与汽车工程学院教授汪景峰杭州汽车发动机厂技术中心助理工程师，３１０００５杭州市第６期孙军等：基于整体曲轴梁单元法的曲轴变形和轴承负荷计算７别是曲轴变形需要计算内燃机一个工作循环内不同图３～４分别是采用整体曲轴梁单元有限元计时刻（曲轴转角）的情况，所以有必要采用更合适的算方法求解得到的第１和第３主轴承负荷图。作为曲轴有限元计算模型。对比，图５～６分别

8、给出了采用简支梁法计算得到的本文以某四缸内燃机曲轴为研究对象，探讨多第１和第３主轴承负荷图。缸内燃机曲轴轴承负荷和曲轴变形计算的整体曲轴梁单元有限元方法。曲轴轴承负荷的计算曲轴结构和材料的主要参数如表１所示。表曲轴结构和材料的主要参数．┇│┉┇┈┄┇┃─┈┉┈┉┇┊┉┊┇┃│