黄灿银

(湖南道依茨动力有限公司，湖南长沙 410100)

0 引言

动力总成系统的降本和降重问题一直是各大企业和研究机构关注的重要课题。它直接关系到发动机的油耗，是整车经济性和动力性的关键指标之一。在本课题中，针对某重型发动机进行了一系列零部件降重的专项攻关，主要涉及到缸体、曲轴系、齿轮室和飞轮壳等[1]。

1 有限元模型的建立

1.1 分析模型及组件

有限元模型的建立原则以分析目标件为基础，包括所有与该部件具有装配关系、工作附属关系，并对其模态和强度等有影响的部件[2]。在本课题的齿轮室仿真分析中，需要建立如图1所示的部件，包括发动机缸体、齿轮室、飞轮壳和联接螺栓等部件。另外，还需空压机总成，油泵总成等附件的重量和质心位置数据。

图1 分析模型组件

1.2 有限元网格模型及零件材料属性

在选择分析模型后，对各个部件进行网格的离散化网格处理，形成能够进行计算的有限元网格模型。网格划分的原则：

1)重点关注的区域(倒角，加强筋和结构过渡等易发生应力集中区域)，其网格尽量细化；

2)其他区域或部件，可适当增大网格尺寸;

3)对接触区域，尽量使用相同节点密度的网格，以达到容易收敛，提高计算精度的目的[3]。

根据上述规则要求，对本课题研究的齿轮室进行分析，采用了4 mm的整体网格尺寸，对关键部件和区域细化采用2 mm的网格，最终形成了547 822个节点，345 877个二阶改良型四面体单元(C3D10M)，离散的有限元模型如图2所示。……