127_HyperMesh在摩托车曲轴箱强度分析中的应用_赖晓丽.pdf

Altair 2011 HyperWorks 技术大会论文集 HyperMesh 在摩托车曲轴箱强度分析中的应用 赖晓丽 陈光毓 阳峰 (中国嘉陵工业股份有限公司技术中心) 摘要：本文以某摩托车发动机曲轴箱为例，采用 HyperMesh 强大的前处理技术，对曲轴箱、 曲轴、平衡轴等部件进行了网格划分，定义计算所需的约束和属性，结合有限元软件和发动 机多体动力学软件，对曲轴箱的强度进行了分析计算，并进行了实验验证。 关键词： HyperMesh 摩托车 曲轴箱 强度 1 概述 该项目发动机曲轴箱是在原量产发动机的基础上进行了改进设计，箱体结构布局方面发 生了一些变化，导致曲轴箱整体的强度分布也会相应地发生改变，需要对曲轴箱的强度进行 分析，以确定新箱体方案是否还能达到材料的强度要求。摩托车发动机曲轴箱是左右箱体结 构，布局紧凑，除曲轴连杆机构外，传动齿轮系统也布置在曲轴箱内，使得箱体的受力状况 比较复杂,承受曲轴、传动轴等部件交变的、动态的作用力，计算中采用 Nastran 有限元软 件对零部件网格进行缩减和应力恢复，应用 Excite 软件进行多体动力学分析，为达该计算 要求，需要对曲轴箱、以及曲轴系统、平衡轴进行网格划分和约束定义等，这对前处理提出 了很高的要求，这里采用了 Altair 公司前处理功能强大的 HyperMesh 软件，充分保证了项 目的后续计算精度和效率。 2 前处理 2．1 网格划分 摩托车曲轴箱包括左右两块箱体，箱体内除布置曲柄连杆机构、动平衡机构外，还包括 传动系统，箱体结构紧凑，形状复杂，网格划分要求高，为了分析更接近于实际发动机，还 建立了缸体模型，由于此次分析重点是曲轴箱体，缸体、缸头部分进行了简化处理，建立的 Altair 2011 HyperWorks 技术大会论文集 是简易的气缸体模型，简易缸体与曲轴箱的接合及连接螺栓位置与实际缸体一致，以保证发 动机工作时缸内爆发压力产生的作用力能正确传递到主轴承和箱体上。曲轴箱体网格采用四 面体单元，单元数：562911，节点数：148248。为方便在后续计算中定义约束和加载，曲 轴箱主轴承座嵌套网格处理为周向均匀分布，并按顺序 renumber 节点号，气缸缸套沿气缸 侧向力方向均匀分布单元节点，如图 1 所示。由于要考虑主、副轴轴承作用力，在曲轴箱 左右轴承孔处定义 rbe2 点，如图 2 所示。 图 1 主轴承嵌套和气缸套网格 图 2 主、副轴轴承孔 RBE2 定义 曲轴轴段部分及平衡轴由于几何比较规则，并且为更方便定义约束和载荷，划分成六面 体网格，曲柄臂部分采用四面体网格。曲轴、平衡轴网格如图 3、图 4 所示。 图 3 曲轴网格 Altair 2011 HyperWorks 技术大会