【摘要】：高負(fù)荷、高功率、高強(qiáng)化是未來柴油機(jī)發(fā)展的主流方向,強(qiáng)化程度的提高需要活塞有更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度,尤其是活塞的關(guān)鍵承載和易失效部位—燃燒室喉口,屬于熱負(fù)荷與機(jī)械負(fù)荷交變影響區(qū),必須采用局部強(qiáng)化措施以滿足發(fā)動機(jī)高強(qiáng)化的要求。為了提升活塞關(guān)鍵承載部位的局部強(qiáng)度,本文設(shè)計開發(fā)了高強(qiáng)化柴油機(jī)重熔活塞,設(shè)計的關(guān)鍵點(diǎn)在于燃燒室喉口部位采用重熔強(qiáng)化措施,采用“喉口重熔”技術(shù)后,喉口部位形成了均勻而細(xì)化的金相組織,提高了喉口部位的硬度,改善了材料的熱機(jī)疲勞特性�；钊捎昧恕昂砜谥厝�-內(nèi)冷-鑲?cè)?襯套”一體化設(shè)計技術(shù)理念。根據(jù)發(fā)動機(jī)參數(shù)及相關(guān)要求對高強(qiáng)化柴油機(jī)重熔活塞進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過采用熱流型的內(nèi)腔結(jié)構(gòu),減重面窗結(jié)構(gòu),對活塞進(jìn)行了輕量化設(shè)計,降低了活塞的總體重量。通過優(yōu)化活塞裙部型線、銷孔型線、銷孔偏心和配缸間隙,采用活塞整體磷化處理,裙部表面YS03處理來降低發(fā)動機(jī)的噪聲,減小活塞組件的摩擦磨損,提高發(fā)動機(jī)機(jī)械效率和熱效率。根據(jù)活塞的整體設(shè)計方案完成了活塞的三維建模及各項關(guān)鍵配合參數(shù),運(yùn)用有限元分析軟件對活塞的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度進(jìn)行了分析。重點(diǎn)分析了活塞熱循環(huán)工況下的溫度分布及疲勞系數(shù),計算了綜合最大爆壓和側(cè)向力工況下活塞的受力和變形情況。對銷孔、噴油缺口及內(nèi)冷三個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)做了疲勞分析并確定最優(yōu)方案,運(yùn)用疲勞分析軟件預(yù)測了活塞的疲勞安全系數(shù)。在活塞關(guān)鍵部位安裝硬度塞并做了溫度場試驗,獲取了關(guān)鍵部位的溫度,并將實際測試溫度與有限元預(yù)測溫度做了對比分析,利用有限元分析計算了缸套溫度場和熱變形,為活塞裙部型線動力學(xué)分析提供了邊界條件,計算了不同活塞型線的最大側(cè)向力、累積磨損對比確定了最優(yōu)外圓型線方案。為了驗證高強(qiáng)化重熔活塞自身關(guān)鍵部位強(qiáng)度,檢測了活塞喉口重熔強(qiáng)度,對活塞銷孔和銷座分別做了疲勞試驗和撕裂試驗。最終活塞通過了最小間隙拉缸和2000小時冷熱循環(huán)兩項整機(jī)試驗。
【圖文】：

排放控制方面，，為滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，冷ＥＧＲ、ＳＣＲ、ＤＯＣ、和ＤＰＦ等將逡逑成為必不可少的減排措施。逡逑圖１－１為內(nèi)燃機(jī)熱效率提升技術(shù)。通過這些新技術(shù)的實施和運(yùn)用，柴油機(jī)的升逡逑功率和爆發(fā)壓力將得到大幅提升，大大改善機(jī)械效率和熱效率，使得油耗越來越低。逡逑３逡逑

％逡逑■懰３邋．逡逑圖１－２活塞燃燒室喉口裂紋逡逑（１）高周機(jī)械疲勞作用逡逑函逡逑圖１－３活塞燃燒室喉口裂紋逡逑高周機(jī)械疲勞也稱為高循環(huán)疲勞，通常是指循環(huán)次數(shù)高于ｌｘｌＯ４的疲勞失效，逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK423

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本文編號：2593046