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ABAQUS在发动机主轴承座有限元分析中的应用

作者：路明朱凌云

（江淮汽车技术中心）

摘要：本文主要使用ABAQUS软件，联合AVLEXCITE以及FEMFAT对发动机主轴承座

进行有限元仿真，分析主轴承壁和主轴承盖的应力、轴瓦背压、滑移面特性以及疲劳强度，

考察主轴承座是否满足设计要求。

关键词：主轴承座ABAQUS疲劳分析EHD

1前言

发动机缸体是整台内燃机的骨架，用以安装其他固定件以及其他零部件，并通过机体上

的支座来安装内燃机。缸体受力情况很复杂，各零件的受力情况还随着结构型式的不同而异。

一般的方法很难计算。主轴承座有限元分析在发动机缸体的开发过程中作用非常重要，不仅

能降低发动机开发成本，而且还能缩短开发周期。

本文针对一款新开发的发动机，分析主轴承壁和主轴承盖的应力、轴瓦背压、滑移面特

性以及疲劳强度，确定主轴承座设计的可靠性。

2计算流程

2.1边界条件

1）主轴承座有限元模型

主轴承座有限元模型如图1所示，包括缸体、主轴瓦、主轴承盖、主轴承螺栓、定位销、

加强板、模拟缸盖、加强板螺栓以及缸盖螺栓。网格采用C3D10M单元，中间节点映射到

几何上。

图1主轴承座有限元模型

2）EHD力边界

使用AVLEXCITE软件对曲轴系动力学进行分析，曲轴系动力学计算模型如图2所示，

通过计算得到轴承的受力与力矩，如图3所示。

图2曲轴动力学计算模型

HorizonalBearingForcesHorizonalBearingMoment

4850rpm4850rpm

40

MB1(N)

MB2(N)

MB3(N)

MB4(N)

MB5(N)

30

20

10

MB1(N.m)

MB2(N.m)

MB3(N.m)

MB4(N.m)

MB5(N.m)

0

-10

-20

-30

-40

-50

AngR(deg)

MinYatXMaxYatX

-4210.61815.1012843.32950.023

-4581.72760.0121804.17875.015

-3949.031005.052947.31130

-3561.94940.0136458.82760.012

-3268.49765.0043841.611305

72081090099010801170126013501440

AngR(deg)

MinYatXMaxYatX

-12.3158775.00138.8782750.027

-28.1827745.00226.79321285.04

-38.36031285.0436.8041925.024

-27.8505925.02430.46571110.01

-48.66531115.019.76386735.035

10000

5000

0

-5000

VerticalBearingForces

4850rpm

MB1(N)

MB2(N)

MB3(N)

MB4(N)

MB5(N)

15

10

5

VerticalBearingMoment

4850rpm

MB1(N.m)

MB2(N.m)

MB3(N.m)

MB4(N.m)

MB5(N.m)

-10000

0

-15000

-5

-20000

-10

-25000

-30000-15

72081090099010801170126013501440

AngR(deg)

MinYatXMaxYatX

-16453.8740.0373342.991095.04

-29646.4750.027769.5561110.01

-16298.7925.024443.783870.051

-27768.9925.0246181.04760.012

-20164.31105.014601.721415.02

72081090099010801170126013501440

AngR(deg)

MinYatXMaxYatX

-6.21971005.054.237051185.02

-3.467431320.056.41822775.001

-4.1899311507.68153780.026

-11.6536770.0167.14652950.023

-5.815591295.0710.07021315.01

图3轴承力与力矩

根据轴承受力与力矩选出EHD载荷工况，如表1所示，根据选取的曲轴转角提取轴承

压力映射到有限元模型上。

表1EH