发动机连杆衬套及轴瓦的有限元接触分析

摘要

连杆是发动机中重要的零件之一，连杆衬套及轴瓦则是高速、重载发动机连杆中通常需要另外装配的零件，其装配方式都属于过盈装配。在发动机的工作过程中，连杆衬套与轴瓦将随着连杆的运动而运动，两者的受力变形会受到连杆变形的影响，同时衬套与轴瓦的变形又会带来润滑等方面的一系列问题。本课题采用有限元接触方法对连杆衬套及轴瓦在不同发动机工况下的受力变形情况进行有限元仿真分析。
　　 本文运用弹塑性力学中的组合厚壁圆筒理论对连杆与衬套的过盈装配过程进行理论分析计算，得出接触压力、应力应变的计算公式;并且针对理论分析的模型进行有限元仿真分析;采用目前常见的衬套装配方法——压装法，对连杆及衬套简化模型的过盈装配过程进行试验，通过对比仿真分析以及试验所得的结果，得到利用有限元接触算法进行连杆的结构仿真分析是准确可靠的。
　　 然后针对某型号发动机中所使用的铁基粉锻连杆，在Pro/E中建立连杆组件的三维实体模型，导入HyperMesh中进行六面体网格划分，最后在有限元分析软件ABAQUS中进行接触特性分析，得出此款连杆在不同工况条件下衬套及轴瓦的受力变形情况。在此基础上，对不同厚度、材料、温度以及过盈量条件下的连杆衬套进行详细的应力应变分析，得出一定的变化规律，对合理选用衬套的设计参数起到一定的作用。另外，对连杆轴瓦的接触变形情况进行较详细的分析，得出连杆轴瓦的变形规律，为进一步的连杆轴瓦弹性流体动压润滑分析提供有益的参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题背景

1．2 连杆衬套及轴瓦接触分析现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．4 本文的主要内容及思路

第2章 组合厚壁圆筒过盈装配理论

2．1 连杆衬套过盈装配介绍

2．2 组合厚壁圆筒理论分析

2．2．1 过盈配合接触压力

2．2．2 应力求解

2．2．3 内半径缩短变形量计算

2．3 本章小结

第3章 衬套装配有限元分析及试验验证

3．1 锡青铜材料力学性能的试验测定

3．2 衬套装配有限元仿真分析

3．3 衬套的过盈装配试验

3．4 本章小结

第4章 典型工况下的连杆衬套有限元接触分析

4．1 弹性接触问题介绍

4．1．1 弹性接触基本理论

4．1．2 接触问题的算法

4．2 工况的选择及载荷计算

4．2．1 工况的选择

4．2．2 最大气体压力计算

4．2．3 最大惯性力计算

4．3 有限元分析模型的建立

4．3．1 模型的建立

4．3．2 材料属性的设置

4．3．3 接触对的建立

4．3．4 边界条件的处理

4．3．5 载荷的施加

4．4 计算结果及分析

4．4．1 典型工况下连杆衬套的接触性能分析

4．4．2 不同连杆衬套参数条件下的仿真分析

4．5 热应力分析

4．5．1 热应力分析简介

4．5．2 热应力模型的建立

4．5．3 结果分析

4．6 本章小结

第5章 连杆轴瓦的接触特性分析

5．1 连杆轴瓦的装配方式及装配过盈量计算

5．1．1 连杆轴瓦装配方式及功用

5．1．2 轴瓦装配过盈量的理论计算

5．2 连杆轴瓦有限元分析模型的建立

5．3 计算结果分析

5．3．1 典型工况下的连杆轴瓦接触性能分析

5．3．2 不同轴瓦参数下的接触分析

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢