基于有限單元法的柴油機(jī)氣缸套失圓研究.pdf

1、。。。。。。。。。——Vi531067⑨天津大薯碩士學(xué)位論文■■田啊盱I譬，盟蠕_nl學(xué)科專業(yè)：壁壟塑壁墼三堡作者姓名：生登】指導(dǎo)教師：塹壁壁墼捶天津大學(xué)研究生院2008年6月摘要伴隨著現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)向輕量化、高速化和高功率密度化發(fā)展，作為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，氣缸套在工作中承受著越來(lái)越高的熱負(fù)荷、氣動(dòng)載荷和機(jī)械負(fù)荷，不可避免地出現(xiàn)缸套失圓現(xiàn)象。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，缸套的失圓直接影響到氣缸套與活塞環(huán)間的間隙以及缸套與缸蓋間的密閉性，從而導(dǎo)致機(jī)油

2、消耗增加、產(chǎn)生竄漏、增加磨損和燃油消耗。為了達(dá)到將來(lái)的排放法規(guī)要求和提高燃油經(jīng)濟(jì)性，研究氣缸套失圓問(wèn)題是十分必要的，因而具有重要意義。氣缸套失圓問(wèn)題的復(fù)雜性和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特性決定了使用解析的理論分析方法和試驗(yàn)研究方法研究該問(wèn)題存在一定的局限性。隨著CAE技術(shù)的不斷發(fā)展，三維仿真技術(shù)越來(lái)越成熟，利用有限元法模擬計(jì)算氣缸套失圓成為可能。本論文利用CAE技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)研究預(yù)緊力作用下和熱一機(jī)耦合狀態(tài)下的氣缸套失圓問(wèn)題。參照4100QB柴油機(jī)機(jī)

3、體模型，本文建立理想的薄壁桶模型和螺栓一體化模型，以研究預(yù)緊力合理的施加方式。結(jié)果表明，通過(guò)建立接觸對(duì)來(lái)施加預(yù)緊力的方法是合理的，能達(dá)到計(jì)算精度要求。通過(guò)設(shè)置不同預(yù)緊力水平、材料屬性、預(yù)緊螺栓長(zhǎng)度和螺紋孔第一螺紋位置，研究薄壁桶件模型在不同狀況下的缸套失圓，重點(diǎn)研究缸套失圓的規(guī)律性，對(duì)各變形影響因素進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明，氣缸套在預(yù)緊力作用下整體呈現(xiàn)規(guī)律的四階失圓，上部失圓度最大，下部失圓度較??；預(yù)緊力對(duì)失圓的貢獻(xiàn)最大，隨著預(yù)緊力的增大

4、，氣缸套失圓度增大；氣缸套和氣缸襯墊的剛度都直接和間接地影響到缸套的失圓度，較大的剛度可以降低缸套的失圓度；螺栓長(zhǎng)度增加能夠更平均地分配預(yù)緊力，從而對(duì)氣缸套失圓有一定影響；螺栓孔第一螺紋位置的降低可以減小氣缸套的失圓。利用薄壁桶模型的研究結(jié)果，通過(guò)建立某公司4100QB柴油機(jī)的實(shí)體及有限元模型，分析組合體的溫度分布，并研究該機(jī)在預(yù)緊力作用下和熱機(jī)耦合作用下的氣缸套失圓。結(jié)果表明，熱一機(jī)耦合作用下的失圓度遠(yuǎn)大于預(yù)緊力工況下的失圓度，且整體