某柴油发动机主轴承壁疲劳强度分析及结构设计改进.pdf

《某柴油发动机主轴承壁疲劳强度分析及结构设计改进.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·12·内燃机与配件某柴油发动机主轴承壁疲劳强度分析及结构设计改进StrengthAnalysisandOptimizationforMainBearingWallofADieselEngine薄存志BOCun-zhi；郭俊刚GUOJun-gang（浙江新柴股份有限公司，新昌312500）（ZhejiangXinchaiCo.，Ltd.，Xinchang312500，China）摘要：本文采用有限元分析方法对某柴油发动机的气缸体主轴承壁进行了强度计算，分析了该主轴承壁的应力水平、高周疲劳安全、轴承孔的变形以及主轴承壁和主轴承座的接触滑移情况。根据计算分析结果，对主轴承壁和主轴承座的结构进行了优

2、化改进。优化改进后的主轴承壁的应力小于相应材料的屈服强度，最小高周疲劳安全系数满足发动机运行要求，并且主轴承壁和主轴承座的接触滑移特性良好，满足设计要求。Abstract:Inthispaper,StrengthanalysisforMainBearingWall(MBW)ofaDieselEnginehasbeencalculated.Thestresses,highcyclefatigue(HCF)safety,bearingholedeformationandcontactconditionsatthesplit-linebetweenMBWandMainBearingCap(MBC)h

3、avebeenanalyzed.Basedontheresults,thestructuresoftheMBWandMBChavebeenoptimized.ItisshownthatstressoftheMBWisbelowtheyieldstrengthandtheminimumHCFsafetyfactormeetstheengineoperationrequirements.关键词：柴油机；主轴承壁；强度；改进Keywords:dieselengine；mainbearingwall；strength；optimization0引言的油汽相互交换有个通道，从而降低了发动机的泵气损发动机

4、的缸体是发动机的基础零件，发动机各机构和失，以至于燃油耗也得到了不同程度降低。开口的大小的各系统都安装在缸体上，还包括各种主要零件和附件，承前提是不能影响主轴承壁的强度。受各种载荷。缸体主轴承壁（MBW）部分作为主要支撑曲对于四缸发动机而言，通常第二、四主轴承载荷较大。柄连杆机构的部位，承受着运动载荷，气缸燃气压力也通对此选取第二主轴承座进行强度计算。过活塞、曲柄连杆机构传递到主轴承壁上，是缸体受力的一个主要部份，因此准确的对主轴承壁疲劳寿命校核非常有必要。主轴承盖是曲轴最大的支撑，它与机体形成了发动机上重要的一个孔之一———主轴承孔，主轴承盖的工作环境非常恶劣。主要包括：曲柄连杆机构产生的往

5、复惯性力和旋转惯性力。所以要求主轴承盖具备高强度和刚度能耐得住曲柄连杆机构的周期性冲击。然而缸体主轴承壁及主轴承盖结构与受力情况非常[2]复杂，很难使用一般的方法来计算。随着有CAE技术的不断发展与完善，用有限元分析的方法对零部件进行计算分析在发动机开发过程中起到越来越重要的作用。本文针对某款改进的四缸柴油发动机利用有限元法，图1缸体结构对主轴承壁和主轴承盖进行分析，利用Abaqus软件计算得到不同载荷工况下主轴承壁和主轴承盖等零件的应力，该柴油机凸轮轴在缸体上，三处轴承支撑，考虑到主然后再用FEMFAT软件计算分析对象的平均应力、应力轴承与凸轮轴轴承无油膜压力结果，凸轮轴轴承载荷与主幅、疲劳

6、安全系数来进行强度及疲劳分析，从而确保主轴轴承载荷不在同一时间作用于缸体，且凸轮轴轴承载荷相承壁设计的可靠性。对较小，第二主轴承处无凸轮轴轴承，因此不考虑凸轮轴本文主要从以下4个方面来评价主轴承壁和主轴承轴承载荷。由于缸盖螺栓会对缸体主轴承壁应力有影响，盖的可靠性：考虑到这一点并为计算方便，将缸盖简化成一薄板得到虚[3]①主轴承盖和主轴承壁的应力水平；拟缸盖模型。简化后的模型如图2所示。②主轴承壁和主轴承座接触压力分布；1.2分析模型建立③轴承孔变形；在发动机工作过程中，活塞、连杆、曲轴在气缸燃气作④主轴承壁和主轴承座的强度疲劳。用下运动，主轴承壁与主轴承座上受到的力和弯矩都随曲1模型建立轴的

7、转动作周期性变化本文建立了气缸体组件的弹性体1.1模型简化动力学模型，包括缸体和主轴承盖，利用有限元子结构方曲轴箱内的油汽会随着活塞的上下往复动动而不断法对气缸体组件模型进行模态缩减，形成柔性体动力学仿[4]的被压缩和抽取，主轴承壁上的窜气孔可以让相邻两缸间真模型，用来计算主轴承的油膜压力分布载荷，并同时考InternalCombustionEngine&Parts·13·2计算分析结果图2模型简