基于ABAQUS的发动机缸孔变形量分析.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.005基于ABAQUS的发动机缸孔变形量分析代兴伟（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥230601）摘要：在发动机运转过程中，缸孔会发生一定的变形，如果缸孔位置的刚度在设计时偏低，就会导致缸孔变形量过大，这会导致机油消耗增加、产生窜漏、增加摩擦功，甚至会导致拉缸。所以在设计初期需要对缸孔变形进行精确的计算，文章采用有限元的方法，运用ABAQUS软件分析在螺栓预紧力下的缸孔变形，评价缸孔的刚度是否合理。关键词：缸孔；有限元；ABAQUS软件

2、中图分类号：U472.2文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)12-13-02CylinderLinerDistortionAnalysisBasedonABAQUSDaiXingwei（AnhuiJianghuaiAutomobileCo.,Ltd.TechnologyCenter,AnhuiHefei230601）Abstract:Intheprocessofengineoperation,thecylinderlinerdeformationwillhappen.Thelowstiffnesso

3、fcylinderlinerleadstothelargedeformation.Itwillcausemoreoilconsumption,blow-by,andincreasethefriction,eventhebreakofthecylinderliner.Soatthebeginningofthedesigncylinderlinerdeformationneedstocalculateaccurately.Thispaperusethefiniteelementmethod,calculatethecyl

4、inderlinerdeformationunderthepre-tighteningofcylinderheadbolt.Andevaluatewhetherthestiffnessofcylinderlinerisreasonable.Keywords:Cylinerliner;FiniteElement;ABAQUSsoftwareCLCNO.:U472.2DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)12-13-02要求。前言1缸孔变形量的数学表达式随着发动机技术的发展，气缸套

5、承受的热负荷以及爆发压力也越来越高，从而导致缸孔出现很大的变形，如果缸孔缸孔变形可以用傅立叶级数来描述，通过傅立叶级数对变形过大，会导致缸套与活塞间的局部间隙过大和过小，这缸套失圆进行评估，假设x(f)为变形缸套的外形，其中φ表样会出现机油消耗增加，发生窜气，增加摩擦功等问题，会示极坐标角度，那么x(f)可近似表达为如下形式：直接导致排放超标，功率下降的严重问题。因此需要对发动Nx(f)»r0+åAkcos(k(f+dk))机的缸孔变形进行预测，判断缸孔刚度是否合适，热态下的k=1发动机缸孔变形量难以精确计算，且热态

6、的变形也无法测量，其中k为变形阶次，φ为相位角。本文利用ABAQUS软件，针对冷态下的缸孔变形进行预测，并根据冷态下的评价指标进行判断，研究缸孔刚度是否满足2影响缸孔变形量的因素作者简介：代兴伟，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中●缸体刚度心。2017年第12期代兴伟：基于ABAQUS的发动机缸孔变形量分析14缸体的刚度强弱会直接影响到缸孔变形量，缸孔截面上第一缸和第四缸缸孔截面的傅立叶变换后四阶变形量超一般布置的是缸体水套，一般缸孔截面处刚度较弱的部位变过限值，如图3、4所示，在缸孔深度10～25mm之间变形

7、形量大。过于剧烈，主要是由于螺栓预紧力传递下来后对缸体顶面处●缸盖螺栓预紧力的影响较大，可适当增加一、四缸缸孔处的刚度和缸孔顶面缸盖螺栓打紧时产生的轴向力通过缸盖、缸垫传递到缸的刚度，并且调整缸孔筋的高度。改进措施如图5、6所示。孔处，螺栓力越小缸孔的变形量就越小，但螺栓预紧力提供缸体缸盖的压紧力，若预紧力过小会影响缸垫的密封性，导致冲缸垫的现象。●缸垫缸垫的主要结构为各个重要位置的密封筋，各密封筋的高度的调节会分布缸盖螺栓产生的压力，缸孔变形主要靠缸图5增加一四缸刚度孔处的密封筋的高度，此处的密封筋的调整也要同时考

8、虑缸垫的密封性和缸孔变形量。3有限元模型及边界条件分析模型包括缸体、缸盖、缸盖螺栓、进气门、排气门、气门座圈和缸垫。使用Hypermesh对模型进行网格划分，单元类型缸垫采用GK3D12MN，其余采用C3D10M。有限元图6增加缸孔顶面的刚度模型如图1所示，缸垫性能如图2所示。对修改后的模型进行校核，优化前后四阶最大变形量如表1所示。可以看出，