cae技術(shù)在發(fā)動機開發(fā)中的應(yīng)用-展示頁
2024-08-29 11:26本頁面
【正文】 Torque at low speed: 121 Nm (+0/3%) 1500 rpm Min. BSFC at Full Load: 275 g/kWh ? 主要分析過程及內(nèi)容 發(fā)動機曲軸系動力學(xué)計算 計算目的： ? 了解曲軸系的剛度特性，主要是求解曲軸的一階扭轉(zhuǎn)剛度（模態(tài)分析，模型包括曲軸、飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器，如果為 ISG混合動力曲軸，則還需要加上電動機轉(zhuǎn)子）； ? 了解曲軸的扭振特性； ? 了解曲軸的強度特性、評價其疲勞壽命； ? 了解曲軸軸瓦的受力情況； ? 了解曲軸的潤滑情況； ? 為發(fā)動機振動 — 聲學(xué)分析提供載荷； 計算方法： ? 采用有限元子結(jié)構(gòu)法進行曲軸瞬態(tài)動力學(xué)分析； ? 如需要計算最小油膜厚度及最大油膜壓力，則需要采用流體動力潤滑模型，否則，采用非線彈性彈簧模擬曲軸與軸瓦之間的連接特性； ? 結(jié)構(gòu)被假設(shè)成線彈性柔體； 有限元模型及子結(jié)構(gòu)模型 采用一階六面體單元 建立簡單的簡易主軸承座模型 拐處圓角 單元需要細分 模態(tài)分析（ ABAQUS） : 一階扭曲 Hz 建立子結(jié)構(gòu)分析模型（ ABAQUS） 定義主自由度 分析模型搭建 子結(jié)構(gòu)分析結(jié)果 利用每個工況下各個主軸承座在水平和垂直方向的受力圖，可以列出每個工況下的軸承負荷情況表格，從而確定最大載荷點出現(xiàn)的工況及出現(xiàn)的位置。分析時進行參數(shù)調(diào)整 ,使性能計算指標達到設(shè)計目標，另外，還可以進行性能優(yōu)化分析。CAE技術(shù)在發(fā)動機開發(fā)中的應(yīng)用 奇瑞汽車有限公司汽車工程研究院 楊萬里 目 錄 1 發(fā)動機性能仿真（概念設(shè)計） 發(fā)動機熱力學(xué)仿真 發(fā)動機配氣體機構(gòu)分析 2 發(fā)動機結(jié)構(gòu)及 CFD分析（詳細設(shè)計） 發(fā)動機曲軸動力學(xué)分析 發(fā)動機主軸承座分析 連桿強度分析 流固耦合分析 進氣歧管 CFD分析 冷卻水套 CFD分析 NVH分析 發(fā)動機附件支架結(jié)構(gòu)強度分析 發(fā)動機懸置支架結(jié)構(gòu)強度分析 3 發(fā)動機機械開發(fā) 發(fā)動機懸置支架分析 連接螺栓斷裂分析 附件安裝凸臺斷裂分析 缸體開裂失效分析 共振噪聲分析 發(fā)動機熱力學(xué)仿真 ? 分析軟件 AVL Boost、 Ricardo Wave、 GTPower等專業(yè)熱力學(xué)分析軟件；也可自己開發(fā)軟件； ? 分析目的 根據(jù)設(shè)定的設(shè)計指標，如 : 低端扭矩，最大扭矩，額定功率， WOT最低油耗，部分負荷燃油耗等參數(shù)確定設(shè)計方案和重要參數(shù)。 設(shè)計方案中新技術(shù)的采用 : CBR,VVT,DGI,TC,TCI,NA,Low Cost,DOD 發(fā)動機參數(shù)確定 : 氣門正時 (IVC, EVO, DURATION)、 Valve lift、氣道特性、進氣歧管、排氣歧管、進氣穩(wěn)壓腔、進氣系統(tǒng)壓損、排氣系統(tǒng)背壓。 ? 熱力學(xué)仿真模型 ? 難點 燃燒參數(shù)、摩擦功的確定。 水平方向的軸承載荷 垂直 方向的軸承載荷 曲軸系在某一工況下的最大油膜壓力 曲軸系在某工況下的最小油膜厚度 最大油膜壓力小于軸瓦材料表面承受壓力，從絕對值來看應(yīng)小于 50MPa， 瞬間可接近 100Mpa。 由圖可知 ， 最小油膜厚度接近， 似乎這種最小油膜厚度偏小 。 這可能與薄壁軸瓦結(jié)構(gòu)柔軟的合金層產(chǎn)生了良好的順應(yīng)性有關(guān) 。 軸心軌跡 主軸頸圓角危險點應(yīng)力 曲柄銷圓角危險點應(yīng)力 疲勞分析 左圖為危險點應(yīng)力時間歷程 ， 橫坐標為曲軸轉(zhuǎn)角 [deg]， 縱坐標為stress[N/mm2]。 Smith圖 發(fā)動機主軸承座結(jié)構(gòu)強度分析 建立了包括缸體、框架、軸瓦、曲軸以及連接螺栓的發(fā)動機主軸承座網(wǎng)格模型， 通過指定不同的接觸區(qū)域、接觸條件、載荷、約束邊界條件及多點約束，分別建 立了螺栓預(yù)緊、軸瓦過盈、曲軸動壓力以及熱負荷四種工況主軸承座強度分析有 限元模型。根據(jù)工況和材料決定參與計算的零件數(shù)目、零件之間的接觸關(guān)系及工 況數(shù)目。 （ 1）搭建 FE模型（ main bearing wall,bedplate,inlay,bolts,bearing shells and crankshaft journal）； （ 2）對四種工況進行分析（ bolt preload,bearing shells interference fit,thermal load and dynamic bearing load）； （ 3）對整體變形和軸孔變形進行評
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