微型車(chē)用三缸國(guó)五柴油機(jī)機(jī)體的正向設(shè)計(jì)和強(qiáng)度優(yōu)化研究.pdf

1、為提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,拓展小型柴油機(jī)平臺(tái)的覆蓋范圍,并響應(yīng)國(guó)家提出的“微車(chē)柴油化”重點(diǎn)示范工程項(xiàng)目,本課題組與國(guó)內(nèi)某自主品牌發(fā)動(dòng)機(jī)廠商合作,在該公司原有的1.5L四缸國(guó)四柴油機(jī)平臺(tái)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足《車(chē)用壓燃式、氣體點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)五階段)》(下文簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)五)排放法規(guī)的1.0L三缸柴油機(jī)。
　　因三缸發(fā)動(dòng)機(jī)本身的NVH特性較差,為滿(mǎn)足微型乘用車(chē)對(duì)于舒適性的要求,1.0L三缸柴油機(jī)增加了平衡軸系統(tǒng)及其傳

2、動(dòng)裝置。本論文主要針對(duì)三缸機(jī)機(jī)體在增加平衡軸孔的相關(guān)結(jié)構(gòu)后,機(jī)體兩側(cè)的力流線(xiàn)不對(duì)稱(chēng),導(dǎo)致機(jī)體的強(qiáng)度和剛度下降,而為了滿(mǎn)足國(guó)五排放法規(guī)的要求又需要增大機(jī)體的強(qiáng)度和剛度這一設(shè)計(jì)難題,開(kāi)展了機(jī)體的正向設(shè)計(jì)。
　　首先,圍繞著降低開(kāi)發(fā)成本以及拓展小排量柴油機(jī)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)思路,在正向設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)體系的要求下,確定了1.0L三缸柴油機(jī)的缸徑、行程、曲柄半徑等機(jī)體需要的基本設(shè)計(jì)邊界。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)運(yùn)動(dòng)件包絡(luò)、運(yùn)動(dòng)軌跡干涉檢查等手段,確定了機(jī)體缸孔的

3、高度和曲軸箱的輪廓,進(jìn)而進(jìn)行機(jī)體的水套、潤(rùn)滑油路及回油道的原創(chuàng)性設(shè)計(jì)。并通過(guò)平衡計(jì)算,設(shè)計(jì)由曲軸、飛輪、皮帶輪和平衡軸共同組成的平衡系統(tǒng),改善三缸機(jī)的 NVH特性。根據(jù)優(yōu)化后的平衡軸外形尺寸,綜合考慮安裝、驅(qū)動(dòng)等因素,為機(jī)體增加平衡軸孔的相關(guān)結(jié)構(gòu),布置相應(yīng)的平衡軸座潤(rùn)滑油路,優(yōu)化機(jī)體平衡軸側(cè)的回油道,創(chuàng)建機(jī)體的概念設(shè)計(jì)模型。
　　其次,按照機(jī)體的正向設(shè)計(jì)流程,第一步校核機(jī)體概念設(shè)計(jì)方案的剛度,對(duì)機(jī)體概念設(shè)計(jì)模型進(jìn)行了模態(tài)分析和研究

4、。第二步驗(yàn)證機(jī)體主軸承壁的應(yīng)力分布情況和疲勞強(qiáng)度,因?yàn)橹鬏S承壁部分是機(jī)體受力較為復(fù)雜的區(qū)域,尤其是該機(jī)體增加平衡軸孔的相關(guān)結(jié)構(gòu)后,主軸承壁兩側(cè)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng),因此需要根據(jù)機(jī)體主軸承壁的強(qiáng)度和疲勞壽命分析結(jié)果,優(yōu)化主軸承壁的結(jié)構(gòu)。第三步模擬缸孔在熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力共同作用下的變形情況,因?yàn)楦卓鬃冃蔚拇笮≈苯佑绊懓l(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油消耗量、功率損耗和燃油消耗量等參數(shù),因此對(duì)機(jī)體進(jìn)行基于流固耦合的缸孔變形計(jì)算,將缸孔變形控制在許用范圍內(nèi),達(dá)到國(guó)五排放對(duì)機(jī)