09_发动机主轴承座疲劳分析_奇瑞汽车骆富贵等.pdf

发动机主轴承座强度疲劳分析 骆富贵 朱俊杰 付晓利 郝秀丽 （奇瑞发动机工程研究院，安徽 芜湖 241009 ） 摘 要：本文使用 AVL-EXCITE 对某款发动机主轴承进行 EHD 分析，选择比较危险工况， 将主轴承油膜压力结果映射到主轴承座计算网格表面，使用有限元方法对主轴承座的螺栓预 紧工况、动轴瓦载荷工况等工况进行强度分析，并将分析结果叠加进行疲劳分析，做出合理 评价。 关键词： EHD 油膜压力 主轴承座 疲劳分析 主要软件：AVL EXCITE 1 前言 发动机的缸体是支撑曲柄连杆机构的重要部件之一，其体积和重量占发动机总体积和重 量的比重都比较大，并且结构及其受力情况都比较复杂，因此很难使用一般的方法来计算。 随着有限元法的不断成熟和完善，对发动机进行有限元分析在发动机开发过程中起到越来越 重要的作用。其中主轴承座有限元分析在发动机缸体开发过程中有着非常重要的作用，因此 准确的对主轴承座疲劳寿命校核非常有必要。不但降低了发动机开发成本，而且显著缩短了 发动机的开发时间。 本文对新开发的某款发动机，使用AVL-EXCITE软件进行多体动力学模拟，对主轴承润 滑进行分析，并将主轴承的油膜压力映射到主轴承座的轴瓦表面，进行强度及疲劳分析，从 而确保主轴承座设计的可靠性。 2 分析流程 主轴承座强度及疲劳分析流程如图1所示。 图1 主轴承座强度疲劳分析流程 2009 AVL 先进模拟技术中国用户大会论文 1 Created with Print2PDF. To remove this line, buy a license at: http: 3 数学模型 油膜润滑包括流体动压润滑和弹性流体动压润滑。随着润滑膜厚度逐渐变薄，流体润滑 状态逐渐由流体动压润滑过渡到弹性流体动压润滑，继而进入部分膜弹性流体动压润滑。曲 轴主轴承承受数量巨大的交变载荷作用，其润滑油膜厚度只有几微米，不能忽略表面粗糙度 对润滑的影响，需要进行部分膜弹性流体动压润滑分析。 3.1 流体润滑控制方程 Reynolds 方程是润滑分析的核心，由粘性流体动量方程和连续方程根据不同的假设推导 得到的。本文使用的模型主要采用以下假设： a. 接触表面曲率半径远大于油膜厚度； b. 与粘性剪切力相比 ，忽略惯性力和体积力； c. 润滑剂是牛顿流体； d. 流体在界面上无滑动； e. 油膜很薄，忽略沿油膜厚度方向的压力变化 据此得到的 Reynolds 方程如下：     u u      1 2