发动机基准变化对气缸套评价指标的影响卞伟伟1张晓晔2谢锋2聂向阳2常发集团摘要：以江苏某厂四缸柴油机为研究对象，利用PRO/E三维软件和HyperMesh软件建立结构的实体模型和网格模型，采用ANSYS软件进行计算，通过采用不同的基准来分析气缸套变形，从而得出了基准变化对气缸套评价指标的影响。计算结果表明：不同基准下得到的气缸套评价指标，由于基准的变化而产生的误差不能忽略。这一结论可以给仿真分析人员在分析气缸套的变形过程中提供一定的技术支持。关键词：柴油机；主轴承孔；气缸套；有限元：TK402文献标识码：BTheEffectofBenchmarkChangetotheCylinderIndexofDieselEngineAbstract:Afour-cylinderdieselenginewasresearchedinthispaper.EntitymodelandfiniteelementmodelwerecreatedbyPRO/EandHyperMeshsoftware.TheanalysiswascarriedoutbythesoftwareofANSYS,whichtogettheeffectsonthecylinderduetothebenchmarkchange.Theresultindicatethatastheaxisofthemainbearingholeisthecoordinatebenchmarkforthecylindersandotherpartsdeformationanalysis,therefore,somechangemaybeappearedfortheevaluationofthecylindersbecauseofthechangeofthebenchmark.Thatitshouldbeusedinthefollowingdesignandanalysisofthecylinder.Keywords:Dieselengine,Mainbearinghole,Cylinder,FEA引言主轴承孔是发动机的一个重要安装孔[1][2]，起着支撑、安装轴瓦和曲轴的作用。主轴承孔在受到螺栓预紧力和气缸爆发力时会产生一定的变形，其变形直接影响到发动机的工作状态和各种性能指标。主轴承孔轴线是发动机分析的第一基准轴线，其变化直接影响到其他各基准面的变化（图1所示），而影响最大的为气缸套的投影基准面。气缸套的各个评价指标均以气缸套轴线作为基准，不论主轴承孔的变形如何，要求气缸套轴线必须始终与主轴承孔轴线相垂直，因此，必须分析主轴承孔变形后新的基准对气缸套各项评价指标的影响。1有限元模型的建立1.1方案说明本文以对比的方法进行讨论，方法1：用变形前的主轴承孔轴线（理想轴线）作为基本的基准来分析气缸套的一系列参数，从而得出原始结果。方法2：用变形后的拟合出来的主轴承孔的轴线（拟合轴线）作为基本的基准来分析气缸套参数，得出新的结果，然后与原始结果进行对比，分析在这两种基准下计算结果的差别。1.2建立实体模型为了能更好的模拟实际情况，严格按照二维图纸的尺寸用PRO/E创建机体、缸盖等主要零件和其他附件，利用HyperMesh进行网格划分[3][4]。缸套采用十节点四面体单元，缸垫采用八节点六面体单元，其他部分由于不是重点考察对象采用四节点四面体单元。完成后如图2所示。图1投影轴线图2有限元网格模型1.3边界条件的确立（1）约束边界条件：在飞轮壳与离合器连接的圆周上取2个对称的螺栓位置以及左右悬架螺栓位置施加相应方向的位移约束，机体和各零件间施加接触边界，实现接触模拟。（2）力边界条件：气缸盖螺栓、水泵螺栓和飞轮壳螺栓等的预紧力。按照设计手册中螺栓预紧力的计算公式和厂方提供的数据可得各种螺栓的预紧力如表1所示。对于工作工况，设定爆发压力为13.5MPa。本文采用的工作工况是二缸爆发的工况（3）温度边界条件[5]：温度场计算借用近似机体的实验值，设置气缸盖温度为100oC，其它零件的温度均粗略地设为50度，此外设置环境温度25度。表1机体组件上螺栓预紧力气缸盖螺栓飞轮壳螺栓主轴承盖螺栓左右悬架螺栓拧紧力矩(N.m)16712733250预紧力(kN)5954100212各方案结果对比及原因分析2.1评价指标对于气缸套的变形，主要是分析其各截面（本文中分析的气缸套截面均为气缸套与活塞接触部位的截面，截面编号从气缸套顶部到底部从小到大依次排列）的失圆程度，失圆程度的大小直接关系到与活塞的配合问题。所以本文中，气缸套变形的评价指标主要有：同轴度：理论正确位置即为基准轴线。由于被测轴线对基准轴线的不同点可能在空间各个方向上出现，故其公差带为一个以基准轴为轴线的圆柱体，公差值为该圆柱体的直径。圆柱度：是指任一垂直截面最大尺寸与最小尺寸差。包含了轴剖面和横剖面两个方面的误差。圆柱度的公差带是两同轴圆柱...