某发动机曲轴箱有限元分析.docx

第22卷增刊2计算机辅助工程Vol.22Suppl.2

2013年10月ComputerAidedEngineeringOct.2013

（论文所属行业:汽车）

某发动机曲轴箱有限元分析

李辉1,张静2

（1.北京汽车动力总成有限公司产品开发部北京市邮编101108；

2.北京汽车动力总成有限公司产品开发部北京市邮编101108）

摘要：本文基于有限元分析和应力疲劳理论，通过ABAQUS和FEMFAT软件，对某发动机

缸体曲轴箱进行结构强度分析，得到其应力分布情况，接触情况，及高周疲劳安全系数分布

情况。计算结果显示，此曲轴箱结构满足设计要求。

关键词：缸体；曲轴箱；有限元；高周疲劳分析

中图分类号：U464.131文献标志码：B

BulkheadFiniteElementAnalysis

LiHui1,ZhangJing2

(BAICMotorPowertrainCo.LTD,Beijing101108;

BAICMotorPowertrainCo.LTD,Beijing101108)

Abstract:Theanalysisisbasedonfiniteelementanalysisandstressfatiguetheory.Toanalyzethe

structuralstrengthofthebulkhead，thepaperfinishedthestressanalysis,contactanalysisandhigh

cyclefatigueanalysiswiththesoftwareAbaqusandFEMFAT.Theresultsshowthatthebulkhead

couldmeetthedesignrequirements.

Keyword:CylinderBlock;Bulkhead;FiniteElement;HighCycleFatigueAnalysis

0引言

瓦以及主轴承盖与曲轴箱连接螺栓。因为重点是

对缸体部分进行分析，缸盖部分只是提供一个固

对于传统内燃机，动力输出路径为：缸内爆定作用，因此这里对缸盖部分进行了简化。

发压力通过曲柄连杆机构转化为扭矩得以输出，

而缸体主轴承座为曲轴提供支撑，是发动机最重

要的承载件之一。工作中的交变载荷作用使缸体

面临着耐久性的考验，它的可靠性也直接影响着

整个发动机的性能。

本文重点关注曲轴箱区域的应力分布情况，

缸体与主轴承盖、上下轴瓦之间的接触开度，主

轴承盖上的接触应力，并对缸体和主轴承盖进行

高周疲劳分析，用以评价缸体的设计是否满足安

全运转的需求。

1模型建立

1.1几何模型

图1-1分析模型

分析模型如图1-1所示，模型截取发动机缸1.2网格模型

体的两个半缸（包含一个主轴承）以及相应的缸对几何模型进行网格划分，缸盖部分采用6

盖、缸套、主轴承盖、缸盖贯穿螺栓、上下主轴节点棱柱单元，螺栓部分采用8节点六面体单元，

增刊2张三，等：基于有限单元法的汽车称重传感器64

其余的部分均采用10节点四面体单元。模型的网1.3接触类型与边界条件

格信息见表1-1，有限元模型见图1-2。1.3.1接触对设置

计算模型中的接触对定义如表1-2所示，

表1-1分析模型网格信息表

表1-2接触对零件节点数单元数单元类型

接触对接触类型备注缸盖45545750C3D6

缸盖-缸体Tie缸体297821183922C3D10M

缸体-缸套Tie缸套2456811910C3D10M

缸盖螺栓-缸盖Tie缸盖螺栓15481440C3D6C3D8I

缸盖螺栓-缸体Tie主轴承座10500966565C3D10M

轴承座螺栓-主轴Tie上轴瓦4036622131C3D10M

承座

下轴瓦2245712726C3D10M

轴承座螺栓-缸体Tie

轴承座螺46944368C3D6C3D8I

上轴瓦-缸体Tied过盈量0.035

栓

下轴瓦-主轴承盖Tied过盈量0.035

上轴瓦-下轴瓦SmallSliding摩擦系数0.15

主轴承盖-缸体SmallSliding摩擦系数0.2

1.3.2约束条件

施加边界条件的方式如图1-3所示，缸体的

一端约束X方向；缸盖顶部的一端约束Y方向，

这样便于分析过程中的受热膨胀；缸体顶部两端

完全约束Z方向。

图1-2有限元模