本文關鍵詞：柴油機活塞結構強度和傳熱的影響因素研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著排放法規(guī)的日益嚴格,高轉速、高功率、低油耗和低排放等特性已逐漸成為內(nèi)機發(fā)展的主流方向。為了提高發(fā)動機的功率和轉速,必須考慮其在溫度和強度方面的需求�；钊鳛椴裼蜋C的主要受熱零件,經(jīng)常處于高溫、高速和高周期性熱負荷作用的工作環(huán)境中,冷卻困難。而其結構強度與傳熱特性是影響發(fā)動機耐久性、可靠性和經(jīng)濟性的關鍵。所以,改進活塞的結構設計對發(fā)動機強度的提高至關重要。為了尋找活塞結構參數(shù)對其傳熱特性和結構強度的影響規(guī)律,文章以某增壓柴油機為研究對象,采用三維有限元分析法進行了一系列的研究工作。 (1)活塞熱機耦合應力和變形的有限元分析與計算 首先,根據(jù)經(jīng)驗公式估算活塞外表面熱邊界條件,并利用Fire軟件對內(nèi)冷油腔進行CFD計算,通過映射得到活塞內(nèi)冷油腔表面的熱邊界條件。然后,根據(jù)活塞表面特征點溫度實測值,利用ABAQUS軟件結合試算法得到活塞外表面的熱邊界條件和活塞溫度場。最后,將溫度場作為熱預載荷計算出活塞的熱機耦合應力和變形。 (2)內(nèi)冷油腔結構參數(shù)對活塞傳熱特性和結構強度的影響研究 通過有限元方法(FEM)和數(shù)值模擬方法研究了不同內(nèi)冷油腔結構參數(shù)對活塞傳熱和結構強度的影響。分析結果表明：內(nèi)冷油腔的存在對活塞的傳熱和強度都有影響。在活塞頭部增加油腔可以改善其傳熱,但同時也會削弱活塞整體的結構強度。適當減小油腔表面積可改善頂面受熱,并降低了油腔、回油孔和銷座位置的應力和變形。適當將內(nèi)冷油腔向頂面移動可明顯改善活塞頭部的傳熱特性,并使活塞頭部、銷孔和回油孔位置的結構強度增強。通過正交試驗分析發(fā)現(xiàn),內(nèi)冷油腔表面積對活塞溫度和變形的影響最大,內(nèi)冷油腔中心線距頂面距離對應力分布的影響最大。正交試驗的最優(yōu)組合為：截面形狀為等截面型,中心線距頂面19mm,而油腔表面積為6627mm2。 (3)活塞其他主要結構參數(shù)對其傳熱特性和結構強度的影響研究 通過三維有限元方法研究了不同活塞結構參數(shù)對其傳熱特性和結構強度的影響。分析結果表明：銷座長度對活塞傳熱特性影響不大,對銷座的結構強度影響較大,增大銷座長度可降低此處應力。銷座直徑對銷座位置的傳熱和強度存在較大影響；增大直徑銷座溫度升高同時應力減小,但回油孔位置應力增大。火力岸厚度對活塞頭部傳熱特性以及銷座和內(nèi)冷油腔的結構強度影響較大；火力岸厚度增大,頭部溫度升高變形減小,銷座和油腔表面應力增加。同側回油孔間的距離對活塞頂面、回油孔和內(nèi)冷油腔強度有影響;適度增加距離,回油孔和油腔應力減小,頂面應力增加。通過正交試驗分析發(fā)現(xiàn),火力岸厚度對活塞溫度和變形影響最大,銷座直徑對應力分布影響最大。正交試驗的最優(yōu)組合為：銷座長度80.5mm,銷座直徑35mm,火力岸厚度8mm,回油孔相對位置52mm。
【關鍵詞】：柴油機 活塞 有限元分析 傳熱特性 結構強度
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究目的及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)和現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 活塞傳熱特性和結構強度的研究12-14
• 1.2.2 內(nèi)冷油腔的研究14-17
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容17-19
• 第二章 活塞熱分析與有限元分析理論基礎19-25
• 2.1 活塞熱分析理論基礎19-23
• 2.1.1 熱傳遞的相關理論19-21
• 2.1.2 流體流動與傳熱控制21
• 2.1.3 彈性力學理論基礎21-23
• 2.2 活塞有限元分析的發(fā)展23-25
• 2.2.1 有限元的發(fā)展與進步23
• 2.2.2 有限元法在活塞相關研究中的應用23-25
• 第三章 活塞熱機耦合應力與變形的有限元分析與計算25-41
• 3.1 有限元分析模型的建立25-26
• 3.1.1 幾何模型25
• 3.1.2 網(wǎng)格模型25-26
• 3.1.3 材料屬性26
• 3.2 邊界條件的計算與確定26-33
• 3.2.1 活塞外表面熱邊界條件的計算26-30
• 3.2.2 內(nèi)冷油腔的流固耦合計算與分析30-32
• 3.2.3 定義接觸邊界條件32
• 3.2.4 約束邊界條件的建立32-33
• 3.3 活塞溫度場計算33-35
• 3.3.1 計算過程33-34
• 3.3.2 計算結果與分析34-35
• 3.4 活塞熱機耦合計算35-40
• 3.4.1 計算過程36
• 3.4.2 耦合應力計算結果與分析36-37
• 3.4.3 關鍵點安全系數(shù)計算與分析37-38
• 3.4.4 耦合變形計算結果與分析38-40
• 3.5 小結40-41
• 第四章 內(nèi)冷油腔結構參數(shù)對活塞傳熱和強度的影響41-59
• 4.1 有無內(nèi)冷油腔的影響41-44
• 4.1.1 溫度場結果分析與對比41-42
• 4.1.2 耦合應力結果分析與對比42-44
• 4.1.3 綜合變形結果分析與對比44
• 4.2 不同內(nèi)冷油腔表面積的影響44-50
• 4.2.1 內(nèi)冷油腔CFD計算結果分析與對比45-47
• 4.2.2 溫度場結果分析與對比47-48
• 4.2.3 耦合應力結果分析與對比48-50
• 4.2.4 綜合變形結果分析與對比50
• 4.3 不同中心線到頂面之間的距離的影響50-53
• 4.3.1 溫度場結果分析與對比50-52
• 4.3.2 耦合應力結果分析與對比52-53
• 4.3.3 綜合變形結果分析與對比53
• 4.4 各參數(shù)對活塞傳熱和強度的正交試驗分析53-58
• 4.4.1 正交試驗設計54
• 4.4.2 正交試驗結果分析54-58
• 4.5 小結58-59
• 第五章 活塞其他結構參數(shù)對其傳熱和強度的影響59-81
• 5.1 不同銷座長度的影響59-63
• 5.1.1 溫度場結果分析與對比59-60
• 5.1.2 耦合應力結果分析與對比60-62
• 5.1.3 綜合變形結果分析與對比62-63
• 5.2 不同銷座直徑的影響63-67
• 5.2.1 溫度場結果分析與對比63-64
• 5.2.2 耦合應力結果分析與對比64-66
• 5.2.3 綜合變形結果分析與對比66-67
• 5.3 不同火力岸厚度的影響67-71
• 5.3.1 溫度場結果分析與對比67-68
• 5.3.2 耦合應力結果分析與對比68-70
• 5.3.3 綜合變形結果分析與對比70-71
• 5.4 不同回油孔相對位置的影響71-74
• 5.4.1 溫度場結果分析與對比72-73
• 5.4.2 耦合應力結果分析與對比73-74
• 5.4.3 綜合變形結果分析與對比74
• 5.5 各參數(shù)對活塞傳熱和強度的正交試驗分析74-78
• 5.5.1 正交試驗設計75
• 5.5.2 正交試驗結果分析75-78
• 5.6 小結78-81
• 第六章 結論與展望81-84
• 6.1 結論81-82
• 6.2 展望82-84
• 致謝84-85
• 參考文獻85-89
• 附錄A 攻讀碩士學位期間參與項目及發(fā)表論文89-90
• 附錄B 攻讀碩士學位期間所獲獎勵90

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 吳義民;徐傳民;徐濤;;活塞內(nèi)冷油腔及冷卻噴嘴初步研究[J];內(nèi)燃機與動力裝置;2009年06期

2 雷基林,申立中,畢玉華,沈穎剛,顏文勝,張韋;有限元分析方法在內(nèi)燃機活塞研究中的應用[J];拖拉機與農(nóng)用運輸車;2005年04期

  本文關鍵詞：柴油機活塞結構強度和傳熱的影響因素研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：383930