基于ANSYS+Workbench的连杆衬套过盈量研究

《基于ANSYS+Workbench的连杆衬套过盈量研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、河北交流HEBEINONGJI农机摘要：连杆衬套作为发动机零件的一部分，能够有效避免连杆小头与活塞销的直接接触，防止连杆小头出现应力集中现象。本文以柴油机某型号连杆衬套为研究对象，针对连杆衬套的受载情况，使用ANSYSWorkbench对连杆衬套进行仿真分析。通过对连杆衬套的装配过盈量进行分析，确定该型号连杆衬套的合适过盈量范围。关键词：连杆衬套；ANSYSWorkbench；过盈量；仿真分析基于ANSYSWorkbench的连杆衬套过盈量研究山西中北大学机械与动力工程学院梁大珍樊文欣1引言随着全球经济的迅猛发展和科学技术的全面进

2、步，汽车等代步工具在人类的生产生活中发挥着越来[1]越重要的作用。人们对汽车的追求，越来越看重舒适[2]性、节能性和动力性等。要达到这些目标，在汽车零件的设计生产过程中，必须做到精益求精。2连杆衬套受力分析[3]气缸爆发力的计算公式为：22πdπdFg=PgS=Pg=﹙P-P′﹚44图1连杆衬套仿真模型式中，连杆衬套所用材料的相关参数如下：密度为33-6-1Fg—气体压力，N；8.85×10（kg/m）、热膨胀系数为18×10（℃）、弹性11Pg—气缸所受的气体压力，MPa；模量为1.29×10Pa、泊松比为0.3、热导率为672

3、S—活塞的投影面积，mm；（W/m·k）。连杆衬套所受的机械载荷以轴承力的形式d—缸径，mm；进行加载。P—气缸内压力，MPa；3.2只考虑预紧力的仿真分析结果P′—曲轴箱气体压力，MPa，一般取P′为0.1MPa。厚壁圆筒与薄壁圆筒过盈配合时接触压力的计算作用在连杆衬套上的气体力是气缸爆发压力在连公式：杆上的分力，在内燃机工作时，连杆衬套还受到曲柄连△P=22[4]杆组惯性力的作用，因此，连杆衬套的受力是两个力1r1+r21rr1#!22+μ1"+!t+μ2"$的总和。本文研究最大机械力对连杆衬套的影响，其Er-rE21中，气体

4、力在做工冲程活塞远离上止点15°的时刻是其中，Δ为衬套压配时的过盈量；r1为结合半径，[5]最大的，此时，连杆衬套所受的最大机械力的总和为r1=28.5mm；r2为组合筒外半径，r2=42mm；r为组合筒内204.462KN。筒平均半径，r=25.5mm；P为结合压力，t为薄壁筒厚3仿真分析度，t=3mm；E1为连杆材料的弹性模量，E1=210GPa；E23.1模型的建立为连杆衬套材料的弹性模量，E2=129GPa。本文研究对象为150型号的圆筒形连杆衬套，衬运用上式推导不同过盈量下接触压力的理论值，套的外径为57mm，内径为51

5、mm，高度为50mm。基于并使用软件仿真不同过盈量下接触面的接触压力值，ANSYSWorkbench建立连杆小头、连杆衬套和活塞销对两种方法得出的结果进行比较，结果如表1所示。三体装配模型如图1所示。表1显示误差在5%以内，说明模型是可靠的，可作者简介：梁大珍，1989年出生，硕士，研究方向：发动机振动及以使用该模型进行连杆衬套的仿真分析。满足传递足噪声控制。够扭矩的最小结合压力为22.847MPa，所以最小过盈2015年第5期53交流河北HEBEINONGJI农机表1理论结合压力与仿真结合压力对比过盈量0.060.070.080

6、.090.10.110.120.130.140.150.16（mm）理论值25.5929.8534.1238.3842.6546.9151.1855.4559.7163.9872.61（MPa）仿真值25.4929.7233.9738.2442.5346.8351.1655.5059.8664.2373.04（MPa）误差（%）3.9%4.3%4.3%3.6%2.8%1.5%0.4%0.9%2.5%3.9%4.9%量为0.06mm。3.3考虑机械载荷的分析结果连杆衬套需要承受相当大的机械载荷，只有满足在承受机械载荷时的等效应力小于

7、材料的屈服极限，才能满足使用要求。在可靠模型上施加一定量的机械载荷，分析不同过盈量下连杆衬套的等效应力。图4加载前后连杆衬套等效应力对比图20.09mm过盈量接触面应力云图图5加载前后连杆小头等效应力4结论综合考虑连杆小头和连杆衬套的应力情况，在受载时，装配过盈量不可大于0.12mm，否则，连杆衬套达屈服极限620MPa时会发生失效。分析结果显示，施加载荷后图30.09mm过盈量连杆衬套等效应力云图的接触压力比施加载荷前接触压力大，过盈量为0.06mm由图2可以看出，最大接触压力为97.717MPa，出时接触压力为83.716MP

8、a，大于传递扭矩所需的最小接现在与轴正方向且与连杆衬套相接触的区域，与轴承触压力，因此，0.06mm的装配过盈量是可取的。因此，装力的分布特点相符合。在图3中，连杆衬套最大等效应配过盈量的可取范围为0.06mm～0.12mm。力为556.81MPa