鋁合金活塞頭部設(shè)計及可靠性分析.pdf

1、隨著內(nèi)燃機功率的提高，活塞的工作條件愈加嚴(yán)酷，高的機械負荷和熱負荷常常導(dǎo)致活塞銷座開裂、環(huán)槽早期磨損、頂面燒損以及燃燒室喉口邊緣熱裂等故障。因此有必要對活塞進行有限元計算分析，弄清活塞熱應(yīng)力和機械壓力的分布規(guī)律，為改進設(shè)計提供依據(jù)。活塞的設(shè)計日趨成熟，但隨著社會的不斷發(fā)展，各種先進的設(shè)計、試驗和工藝手段不斷涌現(xiàn)，如有限元分析技術(shù)在設(shè)計上大幅度地提高了活塞強度；如活塞的溫度場試驗，能非常精確地對活塞的實際工作環(huán)境溫度進行測量。同時，社會對

2、內(nèi)燃機的要求也越來越嚴(yán)，尤其是排放、可靠性和節(jié)能等方面的要求。如何設(shè)計、分析活塞的結(jié)構(gòu)(特別是頭部結(jié)構(gòu))，確保活塞的高溫性能和熱穩(wěn)定性，最大限度地提高活塞的可靠性，已成為活塞設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵。 本文總結(jié)了活塞的頭部設(shè)計基本規(guī)律；結(jié)合活塞溫度場試驗，利用“活塞熱疲勞試驗臺架”，對活塞進行加熱、冷卻循環(huán)試驗，準(zhǔn)確的模擬活塞熱疲勞失效方式，研究活塞結(jié)構(gòu)與熱疲勞壽命的關(guān)系；利用有限元分析軟件，建立活塞三維模型，考慮活塞換熱邊界條件，結(jié)合

3、活塞溫度場試驗，計算活塞溫度場分布、熱應(yīng)力分布，并利用彈塑性有限元分析技術(shù)進行了活塞的數(shù)值模擬計算，研究活塞熱疲勞壽命與熱應(yīng)力的關(guān)系，提出采用內(nèi)冷油道結(jié)構(gòu)強化活塞頭部冷卻，降低活塞熱負荷，對不同結(jié)構(gòu)活塞頭部的溫度場也進行了對比分析，研究了不同活塞頭部結(jié)構(gòu)對溫度分布的影響，并在以上基礎(chǔ)上對活塞進出油口的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化改進，提高其可靠性。 本文以4110活塞為例，研究活塞燃燒室邊緣裂紋現(xiàn)象及內(nèi)腔進出油口處裂紋現(xiàn)象。課題注重了計算機