某柴油机机体支反力的有限元分析.pdf

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1、第2期内燃机No．22012年4月InternalCombustionEnginesApr．2012摘要：以某v型柴油机机体为研究对象，运用有限元分析法，对其在额定工况下进行瞬态动力学分析。计算得出机体所受的支反力，为转向架设计提供依据，为机体应力测试提供参考，为机体的改进设计提供建议。关键词：柴油机；机体；有限元分析；支反力中图分类号：TK421文献标识码：B文章编号：1000—6494(2012)02—0020—03FiniteElementAnalysisonTheReactionForceofTh

2、eDieselEngineCylinder·--blockSONGXi-geng，GUDa—peng，XUEDong—xin，TANGBin(InstituteofInternalCombustionEngine，DalianUniversityofTechnology，Dalian116023，China)Abstract：Thepapertakesadieselenginecylinderblockastheresearchobject，appliesthefiniteelementanalysist

3、oresearchofthetransientdynamicsontheblock．Thenwecangetthereactionforceoftheblock，Whichcansupportthedesignofbogie，thestresstestoftheblockandtheimproveddesign．Keywords：dieselengine；engineblock；finiteelementanalysis；reactionforce0前言9—16。柴油机的转向标定为，面对自由段，顺时针旋转

4、。定义面对自由段，左手边为机体左侧。分新型大功率柴油机的研发与制造需要系统地别设1，8，9，16处机体支座分别为，，C，考虑机器所受的交变载荷的变化。机体又是整个柴J[)。图1为机体的实体模型。油机中体积最大，结构最复杂，所受的交变载荷最大的重要零件，是整个柴油机的骨架。同时，柴油机机体又是柴油机与转向架直接连接的零件，机体的工作状态，不仅影响到柴油机的设计，还影响到转向架，乃至整车的设计。1机体模型及边界条件1．1机体的三维实体模型某v型柴油机机体结构复杂，在建模过程中采用内芯切除实体的建模方法，同时对

5、结构尺寸较小的圆角、孑L等不影响计算结果的细小结构进行简化处理，不予以考虑，在Pro／E中对机体进行三维图116V265柴油机机体模型图实体建模。现设定从自由段看机体，左侧的缸号由1．2机体的有限元模型近及远分别为1～8，右侧的缸号由近及远分别为柴油机机体材料为QT500，在进行瞬态动力学计算时用到参数P=7．11g／am，E=163000MPa作者简介：顾大鹏(1987一)，男，硕士生，主要研究=0．258。方向为动力机械强度及结构设计。由于该机体体积庞大，结构复杂，且v型角收稿日期：2011—11—3

6、0内燃机2012年4月根据上述公式及机构作用力图，结合示功图表1四个支座特征点支反力最大值可计算出1号缸活塞侧向力及主轴承径向力的大小项目FxFYFz烈3587．84-7767．682381．23如图5、图6，其它缸的作用力近似认为大小相等，只是相差了相位差。一30o0．3641o9．34—1933．75C-4942．43-6772．54一l1075．9D3746．31-3181．649032．662机体瞬态动力学计算结果图7、图8、图9分别为支座在，y，z三在ANSYS分析中，为机体横向，y为机体个方向

7、上的时域曲线(在导入ansys运算过程中，垂向，z为机体纵向。在机体的四个支座处分别取为了统一长度单位，统一采用mm，故所得结果应四个特征点，分别读出四个点，y，z三个方向除以1000得到的力的最后单位N)。上的支反力的最大值(单位为N)见表1。IiIIlII．IlIIIIIIlIJlJII．1ill^III1．f』llIllIIII¨．而IIIl¨．I^^JIM^IIlI^，川⋯1川U⋯I／^^IIJII．眦JUⅢ0＼’lm0Ⅲl啊I。nIIⅥ’YIrU1¨VlII1I1．UI珊III11lIIIIl1

8、l11YIlf1fI1l1I11。l1lfl。lf1『时间时间时间图7支座在方向时域曲线图8支座在y方向时域曲线图9支座在Z方向时域曲线再将结果文件导入matlab进行频域分析时，对机体质量影响，从而影响机体惯性力。可以得到各个力的频域分析曲线，影响各力最大的b．在施加边界条件过程中，约束的节点的自频率对应的力的幅值见表2。由度与实际工作过程的约束有一定的差别，同时在表2影响各力最大的频率对应的力的幅值模拟过程中只考虑机体本身