微型車用三缸國五柴油機機體的正向設計和強度優(yōu)化研究.pdf

1、為提高企業(yè)的競爭力,拓展小型柴油機平臺的覆蓋范圍,并響應國家提出的“微車柴油化”重點示范工程項目,本課題組與國內(nèi)某自主品牌發(fā)動機廠商合作,在該公司原有的1.5L四缸國四柴油機平臺的基礎上開發(fā)滿足《車用壓燃式、氣體點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法(中國五階段)》(下文簡稱國五)排放法規(guī)的1.0L三缸柴油機。
　　因三缸發(fā)動機本身的NVH特性較差,為滿足微型乘用車對于舒適性的要求,1.0L三缸柴油機增加了平衡軸系統(tǒng)及其傳

2、動裝置。本論文主要針對三缸機機體在增加平衡軸孔的相關結構后,機體兩側的力流線不對稱,導致機體的強度和剛度下降,而為了滿足國五排放法規(guī)的要求又需要增大機體的強度和剛度這一設計難題,開展了機體的正向設計。
　　首先,圍繞著降低開發(fā)成本以及拓展小排量柴油機平臺的開發(fā)思路,在正向設計開發(fā)體系的要求下,確定了1.0L三缸柴油機的缸徑、行程、曲柄半徑等機體需要的基本設計邊界。在此基礎上,通過運動件包絡、運動軌跡干涉檢查等手段,確定了機體缸孔的

3、高度和曲軸箱的輪廓,進而進行機體的水套、潤滑油路及回油道的原創(chuàng)性設計。并通過平衡計算,設計由曲軸、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)動等因素,為機體增加平衡軸孔的相關結構,布置相應的平衡軸座潤滑油路,優(yōu)化機體平衡軸側的回油道,創(chuàng)建機體的概念設計模型。
　　其次,按照機體的正向設計流程,第一步校核機體概念設計方案的剛度,對機體概念設計模型進行了模態(tài)分析和研究

4、。第二步驗證機體主軸承壁的應力分布情況和疲勞強度,因為主軸承壁部分是機體受力較為復雜的區(qū)域,尤其是該機體增加平衡軸孔的相關結構后,主軸承壁兩側的結構不對稱,因此需要根據(jù)機體主軸承壁的強度和疲勞壽命分析結果,優(yōu)化主軸承壁的結構。第三步模擬缸孔在熱應力和機械應力共同作用下的變形情況,因為缸孔變形的大小直接影響發(fā)動機的機油消耗量、功率損耗和燃油消耗量等參數(shù),因此對機體進行基于流固耦合的缸孔變形計算,將缸孔變形控制在許用范圍內(nèi),達到國五排放對機