隨著內(nèi)燃機向高轉(zhuǎn)速、高功率、低油耗和低排放的方向發(fā)展,在內(nèi)燃機性能取得進步的同時,也出現(xiàn)了一系列問題,尤其是轉(zhuǎn)速和功率的提高會使各個受熱零部件的熱負荷和機械負荷增加,導致內(nèi)燃機可靠性問題十分突出�；钊鳛閮�(nèi)燃機主要零部件之一,其熱負荷和機械負荷不斷地增加,會導致活塞產(chǎn)生破壞的幾率增加,直接影響內(nèi)燃機的整機性能。所以通過改進活塞的參數(shù)來降低活塞的溫度、應力和變形,對于提高內(nèi)燃機的可靠性非常重要。為此,本課題針對4100QBZ型柴油機的活塞進行研究,利用三維有限元方法系統(tǒng)研究了活塞頭部結(jié)構(gòu)參數(shù)對活塞傳熱及強度的影響,旨在為其結(jié)構(gòu)優(yōu)化和設計提供幫助。1)原方案活塞溫度、應力及變形的有限元分析:首先,根據(jù)活塞各測點的實測溫度,采用ANSYS Workbench軟件結(jié)合經(jīng)驗公式獲得活塞各熱分析載荷邊界條件及準確的溫度分布。然后,將求得的溫度場作為載荷施加在結(jié)構(gòu)應力分析中,計算活塞在熱機耦合作用下的應力及變形。2)由單因素掃值法分析可知,燃燒室偏置量對活塞頭部傳熱以及活塞頂面的強度影響較大;增大燃燒室偏置量,活塞頭部溫度上升且變形增大,活塞頂面的應力增加。活塞頂厚度對內(nèi)腔頂部的傳熱以及內(nèi)腔頂側(cè)和回... 

【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 活塞有限元分析的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 活塞頭部結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 理論基礎
    2.1 活塞熱分析的理論基礎
        2.1.1 熱傳遞相關(guān)理論
        2.1.2 彈性與熱彈性相關(guān)理論
    2.2 活塞有限元分析的理論基礎
        2.2.1 有限元理論概述
        2.2.2 有限元法的基本求解步驟
    2.3 正交試驗方法
        2.3.1 正交試驗方法簡介
        2.3.2 正交試驗設計的基本流程
第三章 活塞溫度場、熱機耦合應力及變形分析
    3.1 有限元仿真模型的構(gòu)建
    3.2 活塞熱分析邊界條件的確定
        3.2.1 活塞頂部換熱邊界條件
        3.2.2 活塞側(cè)面換熱邊界條件
        3.2.3 活塞裙內(nèi)側(cè)換熱邊界條件
    3.3 活塞溫度場計算
        3.3.1 計算過程
        3.3.2 計算結(jié)果與分析
        3.3.3 活塞主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇
    3.4 活塞熱機耦合計算
        3.4.1 計算過程
        3.4.2 耦合應力計算結(jié)果與分析
        3.4.3 活塞應力考察點的確定
        3.4.4 耦合變形計算結(jié)果與分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 活塞結(jié)構(gòu)對活塞溫度場的影響
    4.1 各結(jié)構(gòu)參數(shù)對活塞溫度場的單因素掃值分析
        4.1.1 燃燒室偏置量對活塞溫度場的影響
        4.1.2 活塞頂厚度對活塞溫度場的影響
        4.1.3 火力岸高度對活塞溫度場的影響
    4.2 各結(jié)構(gòu)參數(shù)對活塞溫度場的正交試驗分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 活塞結(jié)構(gòu)對活塞熱機耦合應力的影響
    5.1 各結(jié)構(gòu)參數(shù)對活塞熱機耦合應力的單因素掃值分析
        5.1.1 燃燒室偏置量對活塞熱機耦合應力的影響
        5.1.2 活塞頂厚度對活塞熱機耦合應力的影響
        5.1.3 火力岸高度對活塞熱機耦合應力的影響
    5.2 各結(jié)構(gòu)參數(shù)對活塞熱機耦合應力的正交試驗分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 活塞結(jié)構(gòu)對活塞綜合變形的影響
    6.1 各結(jié)構(gòu)參數(shù)對活塞綜合變形的單因素掃值分析
        6.1.1 燃燒室偏置量對活塞綜合變形的影響
        6.1.2 活塞頂厚度對活塞綜合變形的影響
        6.1.3 火力岸高度對活塞綜合變形的影響
    6.2 各結(jié)構(gòu)參數(shù)對活塞綜合變形的正交試驗分析
    6.3 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)及展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]穩(wěn)定和過渡工況下柴油機活塞頂面瞬態(tài)熱負荷變化規(guī)律[J]. 雷基林,王東方,鄧晰文,辛千凡,文均.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(21)
[2]溫度試驗與熱力耦合仿真對活塞結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[J]. 龐圣桐,曾東建,汪建忠,呂高全.  機械設計與制造. 2018(08)
[3]活塞頂面熱障涂層對活塞熱負荷的影響[J]. 牛小強,雷基林,鄧晰文,文均,溫志高.  中國機械工程. 2018(12)
[4]基于有限元的活塞組摩擦產(chǎn)熱計算分析[J]. 王普凱,康琦,韓立軍,何盼攀,董意.  車用發(fā)動機. 2018(03)
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博士論文
[1]基于熱負荷及機械負荷柴油機活塞的結(jié)構(gòu)分析與仿真[D]. 于文英.河北工業(yè)大學 2012

碩士論文
[1]8L265柴油機活塞溫度場和應力場熱—機耦合分析[D]. 趙振月.大連理工大學 2015
[2]柴油機活塞頂部結(jié)構(gòu)對其溫度場及強度的影響研究[D]. 尹成明.內(nèi)蒙古科技大學 2014
[3]QT300活塞的熱力耦合分析與優(yōu)化設計[D]. 高暉.山東理工大學 2011
[4]鋁合金活塞頭部設計及可靠性分析[D]. 馬呈新.山東大學 2006
[5]增壓柴油機活塞三維有限元分析及溫度場試驗研究[D]. 雷基林.昆明理工大學 2005
[6]活塞的傳熱和熱強度研究[D]. 王忠瑜.重慶大學 2002



本文編號：3417754