基于ABAQUS的发动机主轴承壁模拟仿真方法.docx

论文所属行业：汽车

基于ABAQUS的发动机主轴承壁

模拟仿真方法

路明，朱凌云，胡昌良

（江淮汽车股份有限公司，安徽肥市230601）

摘要：为了得到轴承载荷，本文使用EXCITEPU软件对某发动机的曲轴进行模拟仿

真，计算得到轴承的EHD力，并根据轴承受力以及力矩的情况，选取相应的危险曲

轴转角，把对应转角下的曲轴轴承载荷mapping到有限元网格上，进一步使用

ABAQUS软件对主轴承壁进行强度及疲劳分析。

关键词：ABAQUS；主轴承壁；EHD力

MethodofMainBearingWallAnalysis

BasedonABAQUS

Luming，Huchangliang，Zhulingyun

（TechnologyCenterofJianghuaiAutomobileCO.，LTD.，Hefei，Anhui230601）

Abstract：Toobtainthebearingload,weusedthesoftwareEXCITEPUtoanalysisthecrankshaft.

Andthebearing’sEHDforcewascalculated.Thedangerouscrankshaftangleswereselected

basedonthebearingforceandmoment.AndthebearingloadwasmappedtotheFEAmeshto

calculatethestressandsafetyfactorofmainbearingwallwiththesoftwareofABAQUS.

Keywords:ABAQUS，Mainbearingwall，EHDforce

1前言

本文针对一款发动机，使用EXCITEPU

对曲轴进行多体动力学仿真。计算得到轴承

的EHD力，并根据轴承受力以及所受力矩发动机缸体是发动机的核心零部件之

的变化，选取八个危险曲轴转角组成疲劳分

一，而主轴承壁部分又是缸体的核心部位，

析工况，通过把相应转角下的轴承载荷

主要支撑着曲轴，所受的载荷非常复杂，主

mapping到有限元网格上，然后利用要有主轴承螺栓预紧力、轴瓦的过盈量以及

ABAQUS对主轴承进行分析，计算主轴承轴承载荷。而由于曲轴的运转，轴承载荷在

壁的强度以及疲劳特性，考察主轴承壁是否

每个曲轴转角下均不同，要想得到准确的轴

满足设计要求。

承载荷相当困难。可以使用简化的方法把爆

发压力直接加载到轴承上，但是这种方法的

分析结果不精确，一些关键的参数计算不

2计算流程

出。2.1曲轴动力学仿真

通过ExcitePU平台建立曲轴系动力学

模型，如图1所示。模型包含各个部件的质

Force

MaximumValues

Criticalspeed

量信息和刚度信息，连杆小头和缸套、大头

和曲柄销及轴承座和主轴颈间还要定义相

应的连接关系，主轴承采用EHD模型。定

义完所有参数后可以得到等效动力学模型

speed(rpm)

如图2所示。模型还需输入发动机各转速全

负荷缸压曲线，计算使用缸压来源于AVL

Moment

MaximumValues

热力学计算结果，最大缸压为90bar。

speed(rpm)

图3轴承受力情况

表1根据轴承受力及力矩的情况选取的分析工况

工况曲轴转角CA

1760

2925

3935

41045

图1曲轴系动力学模型

51050

61110

71140

81300

图2等效动力学模型

2.2轴承受力结果

通过对曲轴系的分析得到各转速下曲

图44750rpm时第四轴承的受力及力矩情况

轴的受力以及力矩的情况，如图3所示，从

载荷映射到主轴承壁分析网格后需要

中可以看出，在4750rpm时第四个轴承所受

通过有限元计算来校核轴承压力，校核情况

的载荷最大，因此分析重点主要关注此工

如图5所示。图中为760度曲轴转角下的油

况。4750rpm时第四个轴承的受力情况如图

膜压力对比情况，左图为EXCITEPU计算

4所示。并根据受力以及力矩找出八个危险

得到的油膜压力，右图为ABAQUS计算得

转角，如表1所示。然后提取轴承载荷进行

到的油膜压力，可以看出各个轴瓦上的压力

有限元分析。

分布基本一致。

图7约束情况

图5油膜压力对比

2.3主轴承壁有限元分析

主轴承壁有限元分析模型如图6所示，

图8接触设置

主要包括缸体、模拟缸盖、轴瓦、缸盖螺栓、