发动机连杆衬套及轴瓦的有限元接触分析

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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。
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