avl excite designer软件在发动机概念设计中应用三一重工

（三一重工股份有限公司发动机项目部，湖南长沙摘要:CAE仿真在发动机概念设计中扮演非常重要的角色，是评价和优化发动机设计的重要工具。本文利用AVL公司的ExciteDesigner软件对一款正在开发的直列六缸发动机曲轴轴系进主要软件：AVLExciteDesigner本文应用ExciteDesigner软件对概念设计阶段的曲轴进行一维仿真，分析内容包括Bearing、Torsion和Strength三部分，快速了解曲轴轴系多方面性能，评估曲轴设计中的关键DesignerALExciteesiger—Ler11其中，连杆使用ConrodModeler定义，曲轴使用Autoshaft进行识别，并根据设计在ShaftModeler界面定义好各种参数。缸压曲线如图3如示。2ShaftModeler

3完成建模，定义好结果输出控制文件，提交运算即可得到结果。Designer主要的计算结果包括Bearing、TorsionStrength三部分。BearingBearing分析通过轴承比压和最小油膜厚度两个指标来评价轴承设计合理性。在AVLExciteDesigner软件中设置好轴承直径、宽度、间隙、供油压力等参数，通过计算就能得到轴承处的比压、最小油膜厚度、最大油膜压力等结果，通过对结果的分析可评价轴承设计。图4和图5分别为主轴承上、下瓦在不同转速下的比压，计算结果显示，主轴承上、下瓦的比压均小于70MPa，表明该轴承能够正常工作。MaximumUnitMainBearing-MaximumMaximumUnitLoad

MaximumUnitMainBearing-MaximumMaximumUnitLoadEngineSpeed

EngineSpeedMaximumUnitMainBearing-

4

MaximumUnitMainBearing-MaximumUnitLoadEngineSpeed

EngineSpeed56和图7分别为主轴承上、下瓦在不同转速下的最小油膜厚度，结果显示，主轴承上、下瓦的最小油膜厚度均大于0.8microns，表明该结果是可接受的。MinimumOilfilmMainBearing-Uppershell:

MinimumOilfilmMainBearing-Uppershell:MinimumOilfilmThicknessMinimumOilfilmThicknessMinimumOilfilmThicknessEngineSpeed

EngineSpeed6

MinimumOilfilmMinimumOilfilmThicknessMinimumOilfilmThicknessMinimumOilfilmThickness

789MaximumUnit

MaximumUnitBigendBearing-

EngineSpeed8MinimumOilfilm

MinimumOilfilmMinimumOilfilmThicknessMinimumOilfilmThicknessMinimumOilfilmThickness

9AutoShaftDesignerShaftModeler可以得到曲轴的各阶模态和固有频率，与试验结果对比可以验证建模的准确性。通过oin图10曲轴系当量扭振系统示意 图11轴系振型

Critical 10.5SpeedSpeed FrequencyModes12on结果主要的评价参数有前端扭振角、转速波动、扭转减振器耗散功、曲柄臂处的1图6为Torsiondg0.dAngularDisplacementAngularDisplacement图13前端扭振角位 图14飞轮端转速波dissipateddissipatedpower0

Dissipated enginespeed

VirationStressAmplitudesStressStress50 enginespeed图15耗散 图16曲柄臂扭转应Strengthtrnh计算主要得到曲柄主轴颈及曲柄销圆角的等效应力及比较系数，得到危险位置及危险转速，再利用EieoeUnt、有限元及疲劳软件通过对曲柄臂处的详细计算得到疲劳17815MainJournalMinYMinY atX1.955851.886631.932681.931091.887541.886511.888381.877651.923991.953571.901121.89582654321 EngineSpeed17CrankPinComparisonComparisonFactor(-8765432 EngineSpeed

18AVLExciteDesigner软件，通过对曲轴轴系Bearin