發(fā)動(dòng)機(jī)缸體
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的視頻教程
發(fā)動(dòng)機(jī)缸體hypermesh網(wǎng)格劃分
用hypermesh對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，涉及到模型清理，節(jié)點(diǎn)合并，修補(bǔ)網(wǎng)格，缸體與焊縫處的共節(jié)點(diǎn)操作
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基于ABAQUS的發(fā)動(dòng)機(jī)水泵安裝面密封性仿真分析（面壓和分離）
根據(jù)工程實(shí)際，需要確定某發(fā)動(dòng)機(jī)水泵與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體安裝面的密封性，對(duì)安裝接觸面進(jìn)行面壓和分離的仿真分析。 1.在hypermesh環(huán)境下建立了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、螺栓（螺紋予以省略）和水泵三維有限元離散模型（視頻中午該部分網(wǎng)格劃分，提供inp文件），導(dǎo)入到abaqus軟件中。 2.在abaqus中建立兩個(gè)分析步、并同時(shí)建立起接觸和綁定的相互關(guān)系。
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發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的實(shí)例教程
作者：張醒國(guó) 中國(guó)第一汽車集團(tuán)有限公司研發(fā)總院
摘要：
本文利用達(dá)索系統(tǒng)SIMULIA Abaqus軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體疲勞試驗(yàn)工況進(jìn)行有限元模擬仿真。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果的差異對(duì)比和原因分析，對(duì)有限元分析條件進(jìn)行修正，從而發(fā)現(xiàn)缸口位置開裂的真正原因，給出相應(yīng)改進(jìn)方案，并得到了試驗(yàn)驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：Abaqus 有限元 高周疲勞強(qiáng)度 缸體疲勞試驗(yàn)
1、前言
發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的“心臟”，為汽車的行走提供動(dòng)力, 對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性起著至關(guān)重要的作用。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體不僅僅是發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架與外殼，同時(shí)是發(fā)動(dòng)機(jī)各大部件工作中必不可少的一部分。缸體的作用是支承和保證活塞、連桿、曲軸等運(yùn)動(dòng)部件工作時(shí)的準(zhǔn)確位置,保證發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣、冷卻和潤(rùn)滑,提供各種輔助系統(tǒng)、部件及發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝。
近年來(lái)，采用有限元軟件計(jì)算評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)缸體強(qiáng)度，已經(jīng)成為各大發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)階段的主要手段。通過(guò)有限元分析明確缸體的危險(xiǎn)位置，有針對(duì)性的改進(jìn)設(shè)計(jì)，避免重復(fù)性試驗(yàn)驗(yàn)證，可以大幅度縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)約時(shí)間成本、人力成本、資源成本等。
在眾多有限元軟件中，Abaqus以豐富的單元種類、全面的材料模型、大量的接觸與連接類型、強(qiáng)大的非線性求解能力和較強(qiáng)的上下游分析軟件兼容性等優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越多的CAE工程師采用。在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)疲勞耐久仿真分析時(shí)，Abaqus能夠提供豐富的單元類型，來(lái)準(zhǔn)確模擬缸墊、油膜等高度非線性受載情況，同時(shí)也提供了溫度相關(guān)的材料本構(gòu)模型。
本文以某型發(fā)動(dòng)機(jī)為例，采用Abaqus/Standard對(duì)缸體疲勞試驗(yàn)工況進(jìn)行模擬，快速解決試驗(yàn)中產(chǎn)生的缸口位置異常開裂問(wèn)題。
展開 本文闡述了模態(tài)試驗(yàn)的理論，通過(guò)缸體模態(tài)的有限元分析和模態(tài)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了缸體模態(tài)頻率較低。通過(guò)對(duì)缸體局部模態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，提高了模態(tài)頻率，降低了缸體產(chǎn)生振動(dòng)輻射噪聲的風(fēng)險(xiǎn)，最終降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲及振動(dòng)，提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的聲品質(zhì)。
缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零部件，是發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。發(fā)動(dòng)機(jī)眾多零部件都直接或間接地和缸體連接，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)缸體和其他零部件將產(chǎn)生復(fù)雜的振動(dòng)或耦合共振，進(jìn)而產(chǎn)生復(fù)雜的噪聲，即缸體強(qiáng)度的高低對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)NVH及整車NVH的提升將產(chǎn)生重要的影響,所以確定缸體結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)，特別是固有頻率和振型對(duì)控制振動(dòng)輻射噪聲具有重要的意義。
結(jié)構(gòu)共振噪聲在發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲中比較常見，而根據(jù)共振噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，針對(duì)不同的噪聲形式可以采用不同的優(yōu)化方式進(jìn)行。如控制發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)共振噪聲，可通過(guò)優(yōu)化燃燒噪聲或者機(jī)械噪聲的方法進(jìn)行，但是這樣可能會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，所以往往降噪量有限。而采用模態(tài)優(yōu)化增加結(jié)構(gòu)剛度或者改善自身的阻尼特性來(lái)降低表面振動(dòng)的方式也可以大幅度降低缸體輻射噪聲。在激振力不變的情況下，增加結(jié)構(gòu)剛度，減小結(jié)構(gòu)表面響應(yīng)是控制發(fā)動(dòng)機(jī)表面輻射噪聲的基本途徑。增加結(jié)構(gòu)剛度的主要目的是提高結(jié)構(gòu)的固有頻率，使其達(dá)到結(jié)構(gòu)衰減較大的頻率區(qū)域。
本文以某發(fā)動(dòng)機(jī)缸體為案例通過(guò)仿真分析和試驗(yàn)相結(jié)合的方式確定了發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)共振噪聲，最終通過(guò)模態(tài)提升的方式提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的NVH性能。
缸體模態(tài)有限元分析
發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)缸體是主要的受力件，氣體在燃燒室燃燒所產(chǎn)生的氣體壓力，通過(guò)活塞連桿傳遞到曲軸，通過(guò)缸體傳出。因此發(fā)動(dòng)機(jī)缸體必須要求有足夠的剛度和強(qiáng)度，才能承受如此大的機(jī)械負(fù)荷并保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。一般在設(shè)計(jì)缸體時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)分析。
模態(tài)分析的目的是識(shí)別出結(jié)構(gòu)的固有頻率、振型以及阻尼比。
展開 船用發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，球墨鑄鐵，鑄造工藝有難度
減重前后的缸體結(jié)構(gòu)對(duì)比，如圖10和圖11 所示，減重后缸體比原缸體減輕了4.44 kg 左右，對(duì)于40 kg 左右的缸體，相當(dāng)于減輕了10%的質(zhì)量。
圖10 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)氣側(cè)結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后對(duì)比
圖11 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體排氣側(cè)結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后對(duì)比
缸體減重后需要考慮對(duì)噪聲的影響。對(duì)減重后的缸體進(jìn)行1 m 噪聲分析，得到原缸體與減重缸體的總聲壓級(jí)對(duì)比圖，如圖12 所示。
圖12 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體減重前后總聲壓級(jí)對(duì)比
從圖12 可以看出，減重后的缸體在5 500 r/min下的總聲壓級(jí)差為7.5 dB，6 000 r/min 下的總聲壓級(jí)差為6.4 dB，其他轉(zhuǎn)速下的總聲壓級(jí)差在3 dB 左右。在采用相同的測(cè)量方法及測(cè)點(diǎn)位置時(shí)，3 dB 表示減重后發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲功率約為原發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲功率的2 倍，人耳能很容易地感覺(jué)到差別。對(duì)于減重后的缸體進(jìn)行仿真分析后，發(fā)現(xiàn)減重后的噪聲性能很差，需要后續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化，盡可能滿足客戶對(duì)舒適性的需求。
4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體優(yōu)化后的噪聲分析
提升發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲性能的方式有3 種：1）從降低發(fā)動(dòng)機(jī)源頭的激勵(lì)入手；2）改變發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)傳遞路徑；3）增加發(fā)動(dòng)機(jī)的剛度與阻尼結(jié)構(gòu)，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)輻射的表面激勵(lì)響應(yīng)。由于設(shè)計(jì)部門是從減重缸體開始，既要保證不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲性能，又要達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)減重的效果。
因此，文章從優(yōu)化缸體結(jié)構(gòu)的方向入手，通過(guò)提升發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的剛度來(lái)優(yōu)化噪聲。經(jīng)過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化的缸體的模態(tài)結(jié)果，如圖13 所示，得到的結(jié)果可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體模態(tài)與原缸體的模態(tài)持平，優(yōu)化后的缸體質(zhì)量比原缸體減輕3.24 kg，比設(shè)計(jì)部門提出的減重缸體多增加1.2 kg，減少率為8.1%。
展開 發(fā)動(dòng)機(jī)及其部件（缸體、缸蓋等）是汽車上萬(wàn)個(gè)零件中決定整車性能的重要組成之一，其工藝也基本代表著最先進(jìn)的汽車制造技術(shù)。這次我們從夾持工藝、產(chǎn)線設(shè)計(jì)至整線安排，由小至大，由細(xì)節(jié)至產(chǎn)線看一些實(shí)例。
發(fā)動(dòng)機(jī)部件液壓夾具實(shí)例
發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋這樣的異形件在每一道工序中都需要專用的液壓夾具來(lái)輔助加工，因此汽配件也是非標(biāo)液壓夾具的最大應(yīng)用方之一，包攬了非標(biāo)夾具行業(yè)70%的市場(chǎng)份額。
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發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的最新內(nèi)容
檢驗(yàn)平臺(tái)的精度等級(jí)分為0級(jí)、1級(jí)和2級(jí)，常用于計(jì)量室和實(shí)驗(yàn)室等精和密場(chǎng)合，負(fù)責(zé)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱殼體等關(guān)鍵零部件的尺寸精度。0級(jí)和1級(jí)平臺(tái)在每邊25毫米×25毫米的范圍內(nèi)需要達(dá)到不少于25個(gè)接觸點(diǎn)。
劃線平臺(tái)是鉗工的基本工具，主要用于在工件毛坯上劃出加工輪廓線、孔位中線等，為后續(xù)機(jī)床加工提供定和位基準(zhǔn)。它通常帶有T型槽或螺紋孔，便于安裝夾具來(lái)固定工件。
連桿作為發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵受力件，對(duì)強(qiáng)度、硬度、組織一致性以及尺寸穩(wěn)定性要求極高，一旦模鍛流線、殘余應(yīng)力或淬火冷卻控制不當(dāng)，極易在后續(xù)機(jī)加工和裝配過(guò)程中暴露出質(zhì)量波動(dòng)問(wèn)題，影響裝機(jī)一致性與批量交付穩(wěn)定性。
從 1200℃ 模鍛到 850℃ 水淬，如何系統(tǒng)降低硬度離散、組織異常與淬火變形？
五、工業(yè)CT檢測(cè)典型檢測(cè)案例
案例 1：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件氣孔缺陷分析
項(xiàng)目背景
某國(guó)內(nèi)頭部車企發(fā)動(dòng)機(jī)缸體出現(xiàn)批次性滲漏問(wèn)題，傳統(tǒng)滲透檢測(cè)、超聲檢測(cè)無(wú)法精準(zhǔn)定位內(nèi)部隱蔽孔隙的分布與連通性，導(dǎo)致產(chǎn)品良品率持續(xù)偏低。
例如，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工前，需在平臺(tái)上進(jìn)行找平定和位，確保缸體平面與加工刀具的相對(duì)位置精度
裝配精度驗(yàn)證與調(diào)整：對(duì)需要多部件組裝的設(shè)備，在平臺(tái)上裝配時(shí)可通過(guò)基準(zhǔn)面檢測(cè)各部件的平行度、同軸度、垂直度，避免裝配偏差。
在汽車、船舶、新能源動(dòng)力等制造領(lǐng)域，發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)是研發(fā)與質(zhì)檢的核心環(huán)節(jié)，直接決定發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、可靠性和安全性。而支撐這一關(guān)鍵場(chǎng)景的，正是發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)鑄鐵平臺(tái)——它被譽(yù)為大型實(shí)驗(yàn)室的“地基”，外表低調(diào)沉默，常年隱藏在發(fā)動(dòng)機(jī)、測(cè)功機(jī)等設(shè)備之下，卻默默扛起整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的重任，承受著巨大的載荷和劇烈的振動(dòng)，成為動(dòng)力試驗(yàn)不可或缺的硬核支撐，守護(hù)著每一次試驗(yàn)的順利進(jìn)行和每一組數(shù)據(jù)的準(zhǔn)可靠。
它是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裝配的基準(zhǔn)，是齒輪箱對(duì)中的依托，也是各類部件組合的“原點(diǎn)”。
從風(fēng)電設(shè)備到精和密儀器，從汽車產(chǎn)線到航空航天，鑄鐵裝配平臺(tái)始終占據(jù)著工業(yè)裝配的C位。本文將全和面解析它的核心優(yōu)勢(shì)、操作要點(diǎn)、核心技術(shù)以及背后不為人知的工藝奧秘，幫助你真正掌握這塊“工業(yè)基石”。
汽車零部件生產(chǎn)：在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱裝配線上，T型槽允許快速切換不同工件的夾具，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，大幅縮短生產(chǎn)節(jié)拍。
科研實(shí)驗(yàn)：在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，它是拉伸、彎曲測(cè)試系統(tǒng)的基準(zhǔn)載體；在光學(xué)檢測(cè)中，其抗振性（振動(dòng)傳遞率≤15%）能隔絕外界干擾，確保激光測(cè)量精度。
切削液的主要應(yīng)用行業(yè)解析2個(gè)月前
汽車生產(chǎn)涉及車身沖壓、發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工、底盤配件制造等多個(gè)環(huán)節(jié)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、曲軸，變速箱齒輪、傳動(dòng)軸等核心零部件的加工，多為高精度、高負(fù)荷的金屬切削與磨削工序，對(duì)切削液的抗磨性、高溫穩(wěn)定性、清潔性要求嚴(yán)苛。同時(shí)，汽車零部件加工多為規(guī)模化、自動(dòng)化生產(chǎn)線，切削液需適配連續(xù)作業(yè)工況，具備換油周期長(zhǎng)、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，滿足大批量、高效率的生產(chǎn)需求。
概述：
風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)在摩托車和航空飛行器中較為常見。它通過(guò)空氣循環(huán)的方式將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散失。金屬散熱片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增大了發(fā)動(dòng)機(jī)的表面積，從而通過(guò)對(duì)流方式提升了散熱速率。本案例利用模擬技術(shù)比較了三種不同設(shè)計(jì)在散熱效率方面的差異。這有助于加深對(duì)瞬態(tài)熱分析、邊界條件(瞬態(tài)熱分析中的重要因素)以及瞬態(tài)熱分析如何幫助我們做出工程決策的理解。
目標(biāo)：
增強(qiáng)對(duì)瞬態(tài)熱分析的理解
動(dòng)力設(shè)備測(cè)試的“定盤星”：鑄鐵平板底座有何硬核應(yīng)用？
在電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、水泵等動(dòng)力設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)檢測(cè)中，測(cè)試數(shù)據(jù)的度直接決定產(chǎn)品性能評(píng)估與質(zhì)量管控。而鑄鐵平板底座，正是保障這類測(cè)試穩(wěn)定開展的“定盤星”——憑借強(qiáng)度、高穩(wěn)定性、高精度的核心優(yōu)勢(shì)，成為動(dòng)力設(shè)備測(cè)試場(chǎng)景的剛需硬核裝備。本文從應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)支撐、核心價(jià)值三個(gè)維度，拆解其硬核應(yīng)用邏輯，讀懂它為何能成為測(cè)試環(huán)節(jié)的“壓艙石”。
