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某气缸体与曲轴箱强度分析与结构改进 汪景峰，滕启寨 （中国重汽济南技术中心杭州动力研发中心） 摘要：先采用有限元软件Abaqus对某气缸体与曲轴箱进行强度分析，得到气缸体与曲轴箱一些关键位置的应力分布，结合疲 劳理论计算出这些位置的安全系数，并针对曲轴箱修改材料后提出了结构改进。 关键词： Abaqus静力强度分析 疲劳强度 气缸体 曲轴箱 1 某气缸体的计算模型与边界条件处理 某柴油机的爆发压力达到16.5MPa，气缸体与曲轴箱上承受着螺栓预紧力与爆发压力的作用，为了了解气缸 体与曲轴箱在这两种状态下的应力分布，在这里计算了两种状态——螺栓预紧力与最大爆发压力作用状态。 某气缸体、缸盖与缸盖螺栓的材料参数见下表1 表1计算模型采用的材料参数 模型 材料 弹性模量（GPa） 泊松比（-） 机体与缸盖 HT280 110 0.27 曲轴箱 QT-600 147 0.25 螺栓 合金钢 209 0.29 气缸垫 St12 160 0.27 HT280的疲劳强度按120MPa，QT-600的疲劳强度按220MPa（以最小疲劳强度计算）。 机体边界情况，计算时需要确定出缸盖与缸盖螺栓、缸盖与缸垫以及机体之间的受力关系，以便准确地模拟 出机体与曲轴箱的实际工作情况。对整个有限元模型，根据实际工作情况，在机体和曲轴箱端面的节点上施加对 称约束边界，在离模型考察较远的位置设置固定约束，以限制整个计算模型刚体位移。 螺栓预紧力与爆发压力，通过螺栓预紧力加载方法模拟出主轴承螺栓、缸盖螺栓与副螺栓的作用力，螺栓的 预紧力大小可以根据螺栓的强度等级规格大小计算出来。主轴承螺栓型号为M18的10.9级普通螺纹螺栓，最小直径 为Φ14.5，每个螺栓预紧力为：155194N，该螺栓的最小直径小于螺纹的直径，所以按最小直径计算；缸盖螺栓型 号为M14的10.9级普通螺纹螺栓，每个螺栓预紧力为：108100 N；副螺栓型号为M12的10.9级普通螺纹螺栓，每个 螺栓预紧力为：82814 N，10.9级普通螺纹螺栓的屈服极限非比例伸长应力σ0.2 为940MPa。D12柴油机的爆发压力 为16.5MPa，以压力形式施加在模型上。计算模型见图1所示。 图1 气缸体总成计算模型 1 2 计算结果 计算结果见图2-6。 图 2 气缸体爆发载荷作用下第 1 主应力分布云图 图 3 气缸体爆发载荷作用下第 1 主应力分布云图 2 图 4 气缸体爆发载荷作用下第 1 主应力分布云图 图 5 曲轴箱爆发载荷作用下的第一主应力分布云图 3 图 6 曲轴箱爆发载荷作用下的第一主应力分布云图 3 安全系数计算   1 n