基于机加工艺的连杆大头孔变形分析.pdfVIP

基于机加工艺的连杆大头孔变形分析 徐发扬 代鹏飞 杨苑君 谭海 司庆九 曾庆强 卿辉斌 重庆长安汽车股份有限公司动力研究院，重庆 401120 【摘要】在连杆大头孔的精镗工序中，连杆盖与连杆体是组合在一起的，即连杆大头 孔在一定螺栓预紧力下为圆形，自由状态时连杆大头孔为非圆。而在连杆大头轴承变形分 析时，一般未考虑连杆大头孔机加工艺的影响，认为连杆大头孔自由状态时为圆形。本文 在分析连杆大头轴承孔变形时，考虑了连杆加工的实际状态。连杆大头轴承孔变形分析结 果更合理，分析更精确。 【关键词】轴承孔 变形 机加 Abaqus 1 前言 车用发动机中有很多轴承，其中最重要的是连杆大头轴承与曲轴主轴承。连杆轴承和曲轴轴承 的摩擦损失在发动机总摩擦损失中占有较大的份量。它们的磨损也会影响发动机的性能及维修，而 轴承孔失圆、机油不合格、发动机启动后进入高速工况过快等引起轴承润滑不足，抱死，对发动机 产生更大的影响。因此，轴承的精度显得尤为重要。 2 连杆加工工艺 对于连杆轴承，连杆大头孔的精度对轴承磨损的影响则至关重要。连杆大、小头孔的加工是连 杆机加的重要工序，其机加工艺对连杆质量有很大影响。一般，连杆小头孔需要经过钻、扩、铰三 道工序，然后在镗床上精镗。连杆大头孔也需经过铣、扩、镗、衍磨等工序。而连杆大头孔的加工 工序是在铣开工序后，将连杆盖与连杆体组合在一起，然后进行精镗大头孔。如图1所示。这样，在 之前工序可能产生的变形，可以在精镗工序中得到修正，以保证连杆大头孔的精度。 图1 连杆加工工艺部分流程 3 分析流程 为准确模拟连杆大头的失圆，本文考虑了连杆大头孔的加工工艺对大头变形的影响。与之前分 析流程相比，需多一步螺栓预紧力工况。如图2所示： 1 图2 连杆分析流程 其中，第一步螺栓预紧力工况用于计算连杆大头孔在预紧力下的变形。然后，将得到的变形反 向，叠加未变形状态的连杆大头孔，使连杆大头孔自由状态下为一非圆，再次在预紧力作用下能变 为圆形。如图3，大头孔在预紧力作用下变形后的失圆，根据变形结果对大头孔的修形及在第二步预 紧力作用下大头孔变为圆形。 通过对连杆大头孔变形的修正，使大头孔在螺栓预紧力作用下保持为圆形，保证分析状态与连 杆实际状态一致。提高分析结果精度。 图3 连杆大头孔预紧力下的变形及修正 4 分析结果 2 如下图4，考虑实际加工工艺后，某连杆在惯性力工况，连杆大头孔在垂直于连杆中心 线方向的直径收缩量相差约15微米，达到连杆轴承与曲柄销初始配合间隙32%，差别很大。 因此，是否考虑连杆大头孔实际机加工艺，会影响连杆大头孔变形、轴承润滑等结果是否 准确。 图4 连杆大头孔失圆度 5 结论 连杆体、连杆盖除了有足够的强度外，还必须有足够的刚度，以避免大头孔的变形影 响轴承的润滑与磨损。本文在分析连杆大头变形分析时，根据连杆加工的实际状态，修正 连杆大头孔模型，保证分析状态与连杆实际状态一致，得到更准确的连杆大头轴承变形结 果，为工程设计开发提供更有价值的指导。 参考文献 [1] 陆际清等. 汽车发动机设计 （第二册）[M]. 北京: 清华大学出版社, 1992. [2] Abaqus Inc. Abaqus Analysis User’s Manual[M]. Abaqus Inc, 2007. 3