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2 动力学分析模型建立与模拟
本文采用了AVL Excite PU软件来建立包括曲轴箱的发动机动力学模型，该发动机动力学软件可将非线性的机械系统划分成各弹性子系统，在各子系统间建立非线性连接，可处理复杂的动态载荷激励。在此次计算中可综合考虑由气缸爆发压力、传动轴载荷和动平衡轴载荷的动态激励对曲轴箱强度的影响，更接近曲轴箱真实的运行工况，其中缸内爆发压力和传动轴和动态载荷从外部导入，由于在动力学模型中导入了平衡轴弹性体，并定义其和曲轴的连接关系，平衡轴处的动态载荷在动力学模型中自动生成。
模型中曲轴箱、曲轴和平衡轴都作为弹性体处理，曲轴、平衡轴采用CON6实体单元，曲轴箱采用SMOT弹性体单元。这样在计算中可同时考虑曲轴箱和曲轴、平衡轴的弹性变形相互作用，并且各轴承处采用了非线性弹簧／阻尼祸合的连接处理方式。曲轴箱、曲轴和平衡轴采用有限元软件Nastran进行了模态缩减，得到Excite PU所需的子结构矩阵。连杆采用软件中的连杆梁单．元模块处理，由于此次分析的重点是曲轴箱，活塞和活塞销没定义为3D模型，此处定义为一个质量单元加在连杆的小头上。应用Excite PU建立的多体动力学3D模型如图7所示。
发动机的悬挂采用螺栓连接方式，刘一悬挂螺栓进行全约束，和发动机台架试验的悬挂状态保持一致。计算工况为最大功率点、最大扭矩点及最高转速工况。
3 计算结果及分析
经过发动机动力学计算，通过对曲轴箱的动应力恢复，可得到箱体各部分的应力分布结果。
通过模拟发动机最大功率点、最大扭矩点及最高转速工况发现，箱体在最大转速工况下的应力状况最恶劣，因此特别对该工况进行了详细分析。
本次分析计算了两个工作循环，为了得到更稳定的发动机运行数据，结果采用的是第2个循环数据，即从720 deg CA至1 440 deg CA。图8中所示是发动机在8 000 r/min，即该发动机的最高转速，曲轴转角745 deg时的箱体米塞斯应力分析情况，这也是该转速下最大的应力分布时刻，从图中可看出，该时刻下的最大应力为72.675 MPa，在悬挂点处。图9所示是曲轴转角745 deg时左箱体内侧的应力分布情况，图10所示是曲轴转角745deg时右箱体内侧的应力分布情况，从图中可看出，箱体在最高转速时的米塞斯应力不超过80 MPa，低于曲轴箱材料的强度极限。
4 结束语
通过以上计算及分析，得到以下结论：经过曲轴箱动力学计算，从曲轴箱动应力恢复结果分析可知，该曲轴箱设计能够满足材料的强度使用要求。
目前该曲轴箱已通过台架可靠性试验，并已量产。
