N490型柴油机机体强度有限元分析.pdf

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1、第41卷第1期2012年2月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTl0NENGINEANDMOTORCYCLEV01．4lNo．1Feb．2012N490型柴油机机体强度有限元分析4任家潮1陈毅2李国华2高文志2(1一安徽全柴动力股份有限公司安徽滁州2395002一天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室)摘要：利用Pro／Engineer软件建立了N490型柴油机机体三维模型，并对其进行合理简化，在AnsysWorkbench中对三维实体模型进行网格划分，得到有限元模型，对机体受力和载荷进行了分析和简化，分别计算了在各缸最大爆发压力工况下的应力和变形，计算结果表明：应

2、力集中主要出现在作功气缸的机体顶面螺栓孔附近、轴承孔附近以及隔板的加强筋处，机体中间隔板和主轴承盖刚度较差，获得的结论对指导发动机机体结构改进设计具有一定的参考价值。关键词：柴油机机体强度有限元分析中图分类号：TK422文献标识码：A文章编号：1671—0630(2012)01—0043一05FiniteElementAnalysisontheCylinderBlockIntensityofN490DieselEngineRenJiacha01，ChenYi2，LiGuohua2，GaoWenzhi21一AnhuiQuanchaiEngineCo．，Ltd(Chuzhou，Anhui

3、，239500，China)2一StateKeyLaboratoryofEngines，TianjinUniversityAbstract：The3-DmodelofcylinderblockisconductedinPro／Engineerandreasonablysimplified．The3一DmeshisestablishedinAnsysWorkbenchandFEMmodelisobtained．Staticanalysisisconductedundermaximumexplosionpressurecondiiionsandthestressandstrainimag

4、esareobtained．Simulationresultsindi-catethatthestressmainlyeoneentersnearbearing，clapboardandboltholesaroundtheworkingcylinder，andthestiffnessisweakinclapboardandmainbearingcap．Theconclusionsobtainedareusefulforstructurede—signofengineblock．Keywords：Dieselengine，Cylinderblockintensity，Finiteele

5、mentanalysis引言机体是内燃机中体积最大且结构最复杂的零件，是整台内燃机的骨架，同时在工作过程中的受力也十分复杂，有限元法作为一种通用的数值分析方法，是目前研究复杂结构受力问题最为可靠和有效的方法。本研究利用通用CAE软件AnsysWorkbench的结构分析模块，对N490型柴油机机体在各缸最大爆发压力工况下的强度进行了有限元分析，从而为机体结构的改$基金项目：国家863计划课题资助(2009AA045103)。作者简介：任家潮(1972一)，男，工程师，主要研究方向为内燃机设计。进和优化设计方案提供理论依据。1机体有限元模型的建立1．1机体三维实体模型的建立N490型柴

6、油机机体的几何形状非常复杂，因此必须对原结构进行适当的简化。综合考虑计算精度及有限元模型的计算规模，对模型做了如下简化：1)忽略不起主要作用的铸造圆角和过渡弧，润滑油的油道孔，一些比较小的、次要的孔；2)考虑缸盖螺栓孔和主轴小型内燃机与摩托车第41卷承螺栓孔，但对其进行了简化。比如螺栓孔，缸盖螺栓孔和主轴承螺栓孔都是带有螺纹的圆柱锥头孔。但在建模过程中是用圆柱孔来代替的，忽略螺纹和锥头；3)有一些重要结构是不能简化而必须予以保留的，比如机体的水套、凸轮轴孔和挺柱推杆孔，等等。图1为采用Pro／Engineer软件建立的N490型柴油机的三维实体模型图。图lN490型柴iI

7、】机!维实

8、体模型酬1．2机体有限元网格的划分划分网格是建赢有限元分析模型过程中非常重要的一步，直接影响到后续汁算过程的精度和速度，划分网格首先要选定单儿类型，主要有四向体单元和六面体单元两种，由于托这里使用的是Workbench自动划分网格的功能．默认选定的是四面体单元本文所建立的N490型柴油机有限元网格模型如图2所示，总共包括457654个节点．244621个单冗。图L一二：．二：2。“：●图2N490型柴油机有限元网格图2边界条件2．1机体的受力分析柴油机运行