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基于有限元的缸孔变形量分析 路明1 朱凌云1 1 安徽江淮汽车技术中心动力研究院 摘要：在发动机工作过程中，缸套的变形直接影响到气缸套与活塞环间的间隙以及缸套与缸盖间 的密封性，从而导致机油消耗增加、产生窜漏、增加损耗和燃油消耗。本文采用有限元方法重点 研究预紧力作用下的气缸套失圆问题。 关键词：ABAQUS ，气缸套，失圆，有限元，预紧力 伴随着现代发动机的迅速发展，气缸套在工作中承受着越来越高的热负荷、气动载荷和机械 载荷，不可避免地出现缸套失圆现象。气缸套失圆问题的复杂性和发动机结构特性决定了使用解 析的理论分析方法和试验研究方法研究该问题存在一定的局限性。本文使用有限元的方法，研究 缸孔的各截面和径向变形量。 1. 缸套失圆的数学表达和图形表示 缸套失圆可以用傅立叶级数来描述，通过傅立叶级数对缸套失圆进行评估，假设ξ(φ) 为变 形缸套的外形，其中φ表示极坐标角度，那么ξ(φ) 可近似表达为如下形式： N ( ) cos( ( )) ξ φ r A k φ δ ≈ +∑ k + 0 k k 1 其中k φ 为变形阶次， 为相位角。 也可以用 R A A cosϕ A cos 2ϕ A cos iϕ B sinϕ B sin 2ϕ B sin iϕ ∆ + + + + + + + + 0 1 2 i 1 2 i U U U max 1 cos( ) max 2 cos 2( ) max i cos ( ) A ϕ ϕ ϕ ϕ i ϕ ϕ + − + − + + − 0 1 2 i 2 2 i 1 B i 2 2 ϕi arctan 其中Umax i Ai +Bi ， i Ai 上述公式的图形表示如下： 图1 缸孔失圆形式 根据变形出现的条件，可以将变形分为静态变形和动态变形。上图中，0 阶、1 阶、4 阶变 形为静态变形，2 、3 阶及更高阶次数的变形为动态变形。0 阶和1 阶变形主要是由制造公差和装 配公差引起的整体尺寸和位置上的变化，而本文主要研究由螺栓预紧力引起的4 阶的变形。 2. 螺栓预紧力的确定 Fmin A •σ0.2 σT0 3 dp  p +1.155µ 1+3(σ / σ )2 σ