本文關(guān)鍵詞：柴油機活塞的有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：柴油機活塞作為柴油機的主要受熱部件，既要承受較高的熱負荷，又要承受較高的燃氣壓力，即機械負荷。隨著現(xiàn)代人們對發(fā)動機性能的不斷提高，以及國家對環(huán)境污染以及能源消耗的要求越來越嚴(yán)格，提高柴油機的功率、轉(zhuǎn)速以及燃燒狀況，成為了發(fā)展的必走之路。進一步提升功率和轉(zhuǎn)速必定會使柴油機活塞的熱負荷和機械負荷加重，于是活塞能否在高溫高負荷下正常工作，也成為柴油機發(fā)展的重要部分。 本文研究的是IE6D275型柴油機活塞，，對其進行有限元分析，得出它在熱負荷、機械負荷和熱負荷和機械負荷共同作用下的溫度分布、應(yīng)力分布、變形分布。在熱機耦合作用下其溫度和應(yīng)力值都偏大，對此提出了相應(yīng)的改進措施。以下是本文研究的主要內(nèi)容： 1.利用PRO/E對IE6D275型柴油機活塞建立其幾何模型，并將其導(dǎo)入到有限元軟件中進行網(wǎng)格劃分，然后再模擬計算，所需的溫度與傳熱系數(shù)等邊界條件由內(nèi)燃機工作過程模擬軟件模擬和經(jīng)驗公式計算出，最后得到了單獨的熱負荷下活塞溫度場、應(yīng)力場和變形的分布。采用熱塞試驗法測量柴油機活塞的不同部位的溫度值，跟模擬計算得出的溫度分布進行對比，最后能夠驗證本文所建的活塞模型與模擬計算的結(jié)果的合理性。 2.柴油機活塞分別在單獨的機械負荷下、熱負荷和機械負荷耦合作用時，模擬計算出其溫度場分布、應(yīng)力場分布、變形分布的情況。分別對比只有熱負荷作用時、只有機械負荷作用時和熱負荷和機械負荷耦合作用時活塞的各分布情況，結(jié)果表明耦合作用下活塞的最高溫度沒有太大變化，其最高溫度為375℃，最大應(yīng)力值增大較多，其值為254.8MPa，最大變形量比熱負荷下的變形量降低了，其值為0.342mm。通過分析其溫度、應(yīng)力以及變形分布，得出耦合作用下溫度與應(yīng)力值都偏大，均超過了材料的許用范圍，所以提出了相應(yīng)的改進方案。 3.采用底噴冷卻和開冷卻槽兩種方法分別對活塞進行改進，分析對比各個結(jié)果并與無冷卻降溫措施時的模型進行對比，由結(jié)果可以看出，開冷卻槽要比采用底噴冷卻措施效果好。模擬三種冷卻槽位置下活塞的溫度分布，應(yīng)力分布以及變形分布，選擇模型B為最優(yōu)方案。且經(jīng)過模擬計算分析B型冷卻槽，得出最高溫度值為309℃，最大應(yīng)力值為156MPa，最大變形量為0.242mm，所得結(jié)果都在材料的許用范圍之內(nèi)，因此選出最優(yōu)的改進方式為模型B冷卻槽。
【關(guān)鍵詞】：活塞 有限元 溫度 應(yīng)力 變形 底噴冷卻 冷卻槽
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 符號說明9-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 柴油機活塞有限元分析研究的背景和意義11-13
• 1.3 柴油機活塞有限元研究的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r13-15
• 1.4 本課題研究的對象及主要內(nèi)容15-18
• 第二章 柴油機有限元分析基礎(chǔ)18-24
• 2.1 有限元軟件的介紹18-19
• 2.2 有限元軟件熱應(yīng)力分析基本原理19-20
• 2.3 有限元分析中熱應(yīng)力問題中的物理方程20-22
• 2.4 有限元軟件中邊界條件的確定22-24
• 第三章 柴油機活塞熱負荷研究24-36
• 3.1 柴油機活塞有限元模型建立及邊界條件設(shè)置24-29
• 3.1.1 柴油機活塞的有限元模型的建立24-26
• 3.1.2 柴油機活塞邊界條件設(shè)置26-29
• 3.2 柴油機活塞的熱負荷分析29-32
• 3.2.1 柴油機活塞溫度分布30-31
• 3.2.2 柴油機活塞的應(yīng)力分布31-32
• 3.2.3 柴油機活塞的變形分布32
• 3.3 柴油機熱負荷下活塞模型溫度與試驗溫度驗證32-36
• 第四章 柴油機活塞機械負荷研究36-48
• 4.1 柴油機活塞邊界條件設(shè)置36-39
• 4.1.1 柴油機活塞所受各力計算36-37
• 4.1.2 柴油機活塞載荷的施加及邊界約束37-39
• 4.2 柴油機活塞單獨機械負荷分析39-41
• 4.2.1 柴油機活塞機械負荷下的應(yīng)力分布39-40
• 4.2.2 柴油機活塞機械負荷下的變形分布40-41
• 4.3 柴油機活塞熱——機耦合作用分析41-48
• 4.3.1 耦合作用下活塞的溫度分布41-42
• 4.3.2 耦合作用下活塞的應(yīng)力分布42-45
• 4.3.3 耦合作用下活塞的變形情況45-48
• 第五章 柴油機活塞熱負荷改進48-66
• 5.1 底噴冷卻對柴油機活塞的影響48-51
• 5.1.1 底噴冷卻對活塞溫度的影響48-49
• 5.1.2 底噴冷卻對活塞應(yīng)力的影響49-50
• 5.1.3 底噴冷卻對活塞變形的影響50-51
• 5.2 加開冷卻槽對活塞的影響51-53
• 5.2.1 冷卻槽的位置及大小設(shè)置52
• 5.2.2 冷卻油槽的邊界條件設(shè)置52-53
• 5.3 加開冷卻油槽后活塞的分布規(guī)律53-56
• 5.3.1 加開油槽后活塞的溫度分布53-54
• 5.3.2 加開油槽后活塞的應(yīng)力分布54-55
• 5.3.3 加開油槽后活塞的變形分布55-56
• 5.4 改變冷卻槽位置對比活塞各分布情況56-66
• 5.4.1 加開冷卻槽后的模型建立57-58
• 5.4.2 不同模型溫度分布對比58-60
• 5.4.3 不同模型應(yīng)力對比分布60-62
• 5.4.4 不同模型變形對比分布62-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 全文總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻68-72
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果72-74
• 致謝74

【參考文獻】

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本文編號：257474