[发明专利]一种发动机曲轴轴瓦的螺栓的设计方法

说明书

本发明公开一种发动机曲轴轴瓦的螺栓的设计方法，涉及发动机技术领域。其中曲轴轴瓦包括轴承座、轴承端盖和轴瓦本体，轴承端盖与轴承座扣合以形成轴承孔，轴瓦本体穿设在轴承孔内，轴瓦本体包括扣合的上轴瓦和下轴瓦，包括以下步骤：S1、建立曲轴轴瓦的二维有限元仿真模型；S2、进行二维有限元仿真计算；S3、计算每个螺栓所需的预紧力F_v；S4、螺栓的选型；S5、进行三维有限元仿真计算；S6、判断步骤S4中螺栓选型的准确性。该设计方法可根据不同曲轴轴瓦的参数，给出螺栓的规格尺寸作为参考，缩短了设计和评估周期，实用性强。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种发动机曲轴轴瓦的螺栓的设计方法。

背景技术

在发动机运行过程中，缸内高压气体的压力通过活塞、连杆传递到曲轴，再由曲轴通过油膜传递到曲轴轴瓦，曲轴轴瓦承受着复杂的交变载荷，曲轴轴瓦的背压保证轴承在运行过程中，轴瓦与轴承孔能够紧密结合。如图1所示为现有技术中曲轴轴瓦的结构示意图，曲轴轴瓦包括轴承端盖1、轴承座2和轴瓦本体，轴承端盖1与轴承座2扣合以形成轴承孔，轴瓦本体穿设在轴承孔内，轴瓦本体包括扣合的上轴瓦3和下轴瓦4，下轴瓦4放置在轴承座2中，然后通过轴承端盖1将上轴瓦3和下轴瓦4进行压紧，轴承端盖1与轴承座2的两侧均对应设置有螺栓孔，多个螺栓分别穿过对应的螺栓孔进行固定，使轴瓦本体与轴承端盖1和轴承座2之间存在一定的背压。

对于曲轴轴瓦螺栓的设计，现有技术中通常依靠经验进行确定，准确度较差，没有清晰的设计方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种发动机曲轴轴瓦的螺栓的设计方法，可根据不同曲轴轴瓦的参数，给出螺栓的规格尺寸作为参考，缩短了设计和评估周期，实用性强。

本发明采用以下技术方案：

一种发动机曲轴轴瓦的螺栓的设计方法，其中曲轴轴瓦包括轴承座、轴承端盖和轴瓦本体，轴承端盖与轴承座扣合以形成轴承孔，轴瓦本体穿设在轴承孔内，轴瓦本体包括扣合的上轴瓦和下轴瓦，包括以下步骤：

S1、建立曲轴轴瓦的二维有限元仿真模型；

S2、进行二维有限元仿真计算：以轴承端盖与轴承座连接处的受力表示螺栓施加的预紧力F_v，以上轴瓦和下轴瓦的接触面上的过盈量h，和轴瓦本体和轴承孔之间的过盈量δ，作为两个变量参数，输入步骤S1的二维有限元仿真模型进行二维有限元仿真计算；

S3、计算每个螺栓所需的预紧力F_v：读取步骤S2中的仿真结果，通过计算得到轴瓦本体被压紧时受到的切向力F_切向力，F_v＝3*F_切向力/n，其中n为螺栓的个数；

S4、螺栓的选型：根据步骤S4中的预紧力F_v，与国标螺栓的预紧力进行匹配选型；

S5、进行三维有限元仿真计算：选用步骤S4中选型的螺栓的三维模型，建立曲轴轴瓦的三维有限元仿真模型，以步骤S3中的预紧力F_v作为输入值进行三维有限元仿真计算；

S6、判断步骤S4中螺栓选型的准确性：

S61、读取步骤S5的仿真结果中轴瓦本体受到的背压和应力的仿真数值，

S62、判断是否满足所述曲轴轴瓦中关于轴瓦本体受到的背压和应力的设计要求，

S63、若是，则确定步骤S5中螺栓选型准确，

S64、若否，则调整所述过盈量h和/或所述过盈量δ的数值，并返回步骤S2。