内燃机连杆大端轴瓦微动磨损试验与计算研究

随着内燃机功率密度的提升和对轻量化设计要求的提高，连杆大端轴瓦在承受较大的交变载荷以及振动附加载荷后其过盈接触面容易发生微动磨损，严重影响内燃机使用寿命和可靠性。针对一款内燃机的连杆大端轴瓦，在实际的装配条件和载荷特征下开展微动磨损加速试验，并建立相应的微动计算模型进行应力及磨损分布规律研究。结果表明：模型和试验结果较好吻合，连杆杆身大端表面应力在最大压载下由中间向两侧衰减，最大拉载下分布相反；大端轴瓦微动磨损程度要大于大端盖轴瓦，轴瓦边缘部分磨损程度要高于中心部分。且磨损越严重，磨损后的表面粗糙度越大。     

柴油机主轴承座的有限元强度分析

对某直列6缸柴油机提高增压压力后主轴承座的结构强度进行了有限元分析。建立了主轴承座的局部模型,其中通过约束接触面对应节点在某些方向的相对位移来模拟接触关系,主轴瓦过盈和螺栓预紧力通过热胀冷缩实现。采用Engdyn软件中曲轴动力学模型与弹性流体动力学润滑相耦合的方法计算主轴承载荷,根据经验确定了5种危险点产生应力峰值的主轴承载荷状况;根据有限元计算结果确定了6个危险点,用Smith图得出了各危险点的疲劳安全系数。结果表明,主轴承座、主轴承盖各危险点安全系数均满足要求。     

康明斯ISDe发动机主轴承盖螺栓预紧力与拧紧规范研究

通过理论计算康明斯ISDe发动机主轴承盖螺栓装配所需的预紧力值,再通过试验标定方法找出当量预紧力与螺栓伸长量的关系曲线,根据标定的预紧力一伸长量关系曲线,采用内插法确定螺栓的装配预紧力,同时研究气缸体机械加工线和发动机装配线上不同的拧紧规范对螺栓装配预紧力的影响,从而选择最佳的拧紧规范以满足主轴承盖螺栓的装配预紧力要求。     

车用发动机连杆强度分析与结构改进

对某发动机连杆进行有限元强度分析,发现在其大端盖倒圆角处存在危险点,后经台架试验认证,发现断口位置与计算结果相吻合。阐述连杆结构强度分析的方法,重点论述了轴瓦过盈量、螺栓预紧力及大端盖倒圆角半径对强度的影响,并在此基础上对结构设计提出了改进建议。改进后,该连杆通过了认证试验。     

商用车后驱动桥主减速器主锥轴承预紧研究

系统研究了商用车后驱动桥主锥轴承预紧的计算、安装、调整和检测方法。结合整车道路载荷谱,优化计算轴承轴向预紧载荷,提升了总成设计寿命;通过试验验证了轴承预紧力与轴向夹紧力、轴向夹紧力与螺母紧固扭矩的关系,为主锥总成装配中螺母紧固扭矩的确定提供了依据;验证了圆锥滚子轴承转动摩擦阻力矩与轴向载荷的线性关系,并试验研究了多个因素对摩擦阻力矩的影响,对轴承预紧的在线检测方法提出了改进要求。     

汽油机正时罩盖密封性能研究

在对某汽油机进行耐久性试验时,正时罩盖腰部与缸体结合面处出现渗油现象。建立了汽油机装配体三维有限元模型,采用数值仿真分析结合面压试验的方法,对发动机预紧力工况及热机工况下,密封面处的接触间隙、接触压力以及渗油点附近正时罩盖、缸体的变形量进行分析。预紧力工况仿真结果与面压试验结果对比,验证了仿真模型可靠,热机工况仿真分析结果表明,渗油现象是由于渗油点附近正时罩盖法兰局部刚度不足,以及螺栓基座位置布置不合理造成。对渗油点附近正时罩盖结构局部刚度进行加强,同时调整部分螺栓布置位置后,渗油问题得到解决。     

考虑非稳态传热的高速汽油机主轴承润滑分析

针对一款高速汽油机主轴承内部润滑与摩擦磨损问题,考虑到轴承承载不均导致的轴瓦与润滑油非稳态传热,基于弹性流体动力润滑(EHD)和轴承动力学理论方法,通过迭代计算,得出该高速汽油机具有代表性的第三主轴承在最大转速(9500 r/min)时轴承内部精确的温度场与热变形,并以此为轴承新的几何轮廓边界条件分析轴承的实际润滑情况.结果表明,与未考虑轴瓦温度场及热变形相比,轴承润滑状态明显恶化,具体表现为轴承最小油膜厚度减小、最大油膜压力增大,且出现较严重的磨损.最后通过发动机台架试验测得轴承的实际工作情况,并与计算结果进行对比,计算结果与实际摩擦磨损情况吻合,验证了所用方法和所得研究结论的正确性.     

机体初始变形对气缸套失圆仿真的影响

采用试验和有限元计算的方法研究了气缸套径向失圆变形,测量了机体上环带和缸套内孔的初始变形,建立了机体、缸盖、气缸垫、气缸套和螺栓等有限元模型,用仿真软件计算了施加螺栓预紧力后缸套和机体所承受的载荷分布,用M atlab软件绘制了实测和软件仿真得出的缸套内表面变形的三维云图,研究了机体初始变形对气缸套径向变形计算的影响。结果表明：机体上环带初始变形对气缸套失圆影响显著,有限元建模时必须考虑机体上环带初始变形。     

发动机主轴承盖螺栓拧紧工艺开发

对一款四缸涡轮增压直喷汽油发动机主轴承盖螺栓的拧紧工艺进行了正向设计开发。选取塑性区转角法作为该螺栓的拧紧方式,计算预紧力及塑性伸长量要求作为工艺选择的理论基础。采用SCHATZ螺纹紧固模拟装配试验分析系统进行实物拧紧试验,先通过拧断试验初定工艺,再在样机上进行多轮拧紧验证,以预紧力和塑性伸长量的试验结果验证工艺的可靠性,从而选择最优的拧紧工艺。     

应用Excite Designer对汽油机进行曲轴轴系分析

为解决曲轴轴瓦间隙不合理而造成的轴瓦易磨损问题,本文运用AVL—Excite Desirer对直列四缸汽油机机曲轴轴系进行了模拟分析,得到曲轴主轴承设计间隙下限情况下（目前设计间隙0．024-0．048）的各主轴承相关参数。同时就主轴承间隙对最小油膜厚度和最大油膜压力的影响进行了对比分析,得到了最佳的主轴承设计间隙,为曲轴主轴承的间隙设计提供了依据。     

桥壳结合面接触非线性有限元分析

本文采用接触非线性有限元技术,通过建立桥壳、主减速器壳、螺栓组有限元模型,在螺栓预紧力与结合面之间的相互关系影响下,分析在三种载荷工况下,桥壳与主减速器壳结合面之间的接触压力分布情况,并能得到应变最大的区域,找出易漏油区,对产品设计及以后的改善提供了可靠的依据。     

某柴油机连杆结构改进与评估

针对某柴油机连杆在疲劳强度验证试验过程中发生的螺纹底孔位置断裂失效故障,进行了连杆试验载荷、材料性能、宏观断口及结构应力分析,指出了螺栓孔底部过渡尖锐造成应力集中是导致连杆在循环载荷作用下疲劳断裂的主要原因,据此提出连杆螺栓孔结构改进设计方案,通过结构应力仿真、疲劳强度仿真分析以及疲劳试验验证,结果均表明结构改进合理有效。     

基于AMESim的汽车斜齿轮对接触载荷轴承损失仿真分析

为实现仿真模拟测量汽车斜齿轮接触处的轴向和径向载荷,并将其投影到轴承上,计算轴承损失中的载荷贡献,以降低真实物理实验成本,提高设计质量,论文进行了基于AMESim的汽车斜齿轮对接触载荷轴承损失仿真研究。建立了汽车斜齿轮对仿真模型和基于径向载荷、轴向载荷和润滑油引起的轴承损失数学模型,并给出其各自计算公式;建立了用于计算摩擦力矩的新斯凯孚（SKF）模型,更精确地计算滚动轴承中产生的摩擦力矩;采用比例-积分-微分（PID）速度控制方法,在AMESim中进行了仿真试验。仿真结果表明,模型很好地实现了汽车斜齿轮对接触载荷轴承损失仿真,为轴承的径向载荷和轴向载荷仿真测量与分析及轴承选型设计提供了参考。     

基于动态弯曲疲劳试验的轮毂仿真分析

动态弯曲疲劳试验是衡量车轮性能的主要指标之一。本文根据GB/T 5909《商用车辆车轮性能要求和试验方法》对动态弯曲疲劳试验要求,开展弯曲疲劳仿真分析,确立了轮毂的分析仿真方法和验收标准,建立了考虑螺栓预紧力的弯曲载荷有限元仿真计算模型。得到车轮危险区域以及其应力载荷历程,并用疲劳理论对其疲劳寿命进行分析预测,为后续轮毂的轻量化设计与改进奠定理论基础。     

桩-土接触面剪切性质室内单剪试验研究

土与混凝土桩的接触面力学行为随土的含水量变化.进行了17%、2O%、24%共3组含水量的土与混凝土桩接触面室内单剪试验,每组试验考虑5个法向应力.试验结果表明,在含水量一定时,接触面强度破坏仍遵循摩尔一库仑破坏准则;接触面的抗剪强度、摩擦角随含水量的增大非线性单调减小,粘聚力则先增大后减小.随着含水量和法向应力的增大,接触面的破坏位置逐渐由几何接触界面向土体内部过渡.法向应力较小时,含水量对接触面应力应变曲线的初始段影响不大.试验结果可供相关工程数值分析参考.     

载荷形式对V型柴油机机体疲劳寿命的影响

以某V型柴油机机体为研究对象,对两种载荷形式下机体疲劳试验方法进行了研究,对比计算了两种试验载荷加载方式下机体横隔板的疲劳寿命分布。研究结果表明,横隔板处的疲劳寿命分布基本相同,两种载荷形式对机体横隔板疲劳寿命的影响没有显著的差异。结合仿真结果,在实机试验中采取集中加载方式进行了验证,为后续确定机体疲劳试验的加载方式和载荷大小提供了依据。     

柴油机活塞销孔润滑特性的数值和试验研究

以不同销内径、配合间隙、销孔型线的活塞组为研究对象，以利用ANSYS计算得到的活塞温度场和变形量作为边界条件，基于弹性流体动力学润滑模型，进行多体动力学仿真计算，并结合销孔疲劳试验对活塞销孔的磨损情况进行分析。结果显示，销孔磨损一般发生在销孔内侧靠近销孔内倒角位置。活塞销的结构强度引起自身椭圆变形过大，从而使得销孔表面产生很大的接触压力，在接触压力的作用下，销孔会发生严重的磨损。随着活塞销内孔直径的增加，累计磨损载荷增大；销孔接触压力和累计磨损载荷随配合间隙的增大而减小；双曲线销孔型线更有利于销孔楔形动力润滑油膜的形成。     

机械旋转轴类件的油封结构参数对油封性能的影响分析

油封结构设计的合理性对于油封综合性能有着较大影响。文章利用ABAQUS软件建立油封的有限元分析模型,采用有限元方法对油封在静态和动态下的密封性能进行模拟,探讨油封结构参数对曲轴油封的性能的影响,进而为结构设计提出理论基础。结果表明,在所分析的油封结构参数范围内,曲轴油封唇口两侧的接触压力呈不对称分布,随着油侧唇角、过盈量和理论接触宽度R值的增大,曲轴油封的最大接触压力呈现减小趋势;随着气侧唇角、弹簧劲度系数和腰厚的增大,曲轴油封的最大接触压力呈现增大趋势;随着过盈量、弹簧劲度系数和腰厚的增大,曲轴油封的单位周长径向力呈现增大趋势。建议安装过盈量δ为0.78 mm,油封腰厚为0.09 mm左右的油封,可缓解油封唇口磨损,弹簧的劲度系数为0.869 N/mm左右具有良好的密封性能;气侧唇角β为30°左右可延长油封使用寿命。     

基于摩擦磨损的柴油机活塞裙部型面设计

通过对国Ⅵ柴油机活塞裙部型面进行设计研究,并结合有限元和活塞动力学仿真计算,得出不同型面设计对活塞裙部侧向力、接触压力、敲击动能和磨损载荷等的影响。结果表明:采用叠加幂函数纵向型线结合修正变椭圆的活塞裙部外圆型面使活塞裙部磨损载荷降低了约47.3%,对优化裙部磨损效果十分明显。通过1 000h耐久试验,验证了仿真分析的精度和型面设计的先进性。     

钢板弹簧迟滞特性分析

钢板弹簧的非线性迟滞特性对重型商用车的行驶平顺性、制动性及车辆对路面响应有着重要影响。利用APDL语言,在ANSYS中考虑了钢板弹簧的接触非线性、大变形、板间摩擦及装配预紧力,建立了某重型商用车钢板弹簧的1/4有限元力学模型。对其进行了静力学及瞬态动力学分析,得出了其加载与卸载的载荷-位移曲线,讨论了在正弦激励下板间摩擦因数、激励振幅及频率对钢板弹簧迟滞特性的影响,经分析得出:钢板弹簧的阻尼力随着摩擦因数的增大而增大,随着激励频率的增大而减小,随着幅值的增大而增大。该方法为今后钢板弹簧的设计制造及仿真分析提供相关参考。