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某型柴油发动机经常发生曲轴断裂和螺栓断裂现象,曲轴多数在第一连杆轴颈曲柄圆角处断裂,进气侧主轴承盖螺栓断裂。主轴承盖侧面与机体过盈配合过盈量为0.038—0.114mm,核查发现主轴承盖止口尺寸存在超宽和超窄的问题。主轴承盖与机体过盈配合,接触面会产生塑性变形,为了抵抗变形,主轴承盖侧面与机体结合面会产生接触刚度。由于过盈配合的过盈量不同,产生的塑性变形也不同,导致主轴承盖侧面与机体结合面的接触刚度不同。主轴承盖止口尺寸超宽和超窄,会导致主轴承盖侧面与机体结合面接触刚度过大和过小。研究主轴承盖侧面与机体结合面的接触刚度对螺栓及曲轴的影响规律具有重大意义。本文以某型柴油机曲轴断裂和螺栓断裂为实际背景,通过静力学计算和考虑结合面接触刚度的多体动力学计算,并结合柴油机故障现象,对柴油机曲轴断裂和螺栓断裂进行分析。研究内容分为四个方面:(1)考虑结合面接触刚度的多体动力学计算,研究了主轴承盖侧面与机体结合面接触刚度对轴承受力的影响。基于分型接触理论求得主轴承盖侧面与机体结合面接触刚度,通过弹簧单元将结合面接触刚度应用到多体动力学计算中。分析结合面接触刚度对主轴承竖直方向受力和侧向受力的影响。并对螺栓轴线方向的应力分量进行面积分得到螺栓所承受的力,比较进排气侧螺栓受力。(2)静力学计算分析侧面接触刚度对主轴承盖影响。研究了主轴承盖侧面与机体结合面接触刚度对接触压力、螺栓头支撑面倾斜度、主轴承盖位移和机体模态的影响。(3)静力学计算分析了结合面接触刚度对螺栓变形及螺栓应力的影响规律。根据SWT临界面法判断螺栓的危险点,且与螺栓断裂位置相符。并根据模拟计算结果分析了螺栓失效机理。(4)通过改变主轴承盖下端面与机体结合面的接触刚度,模拟主轴承盖螺栓预紧力下降。分析螺栓预紧力下降对轴承的受力及曲轴的应力应变的影响。模拟计算分析第二主轴承螺栓失效时的曲轴应力应变,并结合该型发动机故障现象,分析得出曲轴的失效机理。通过以上研究,综合仿真结果与故障现象,得到螺栓失效机理和曲轴失效机理。为避免螺栓和曲轴失效,对主轴承盖与机体过盈配合的过盈量的范围进行了规范。