本文關(guān)鍵詞：增壓柴油機(jī)活塞熱力性能有限元仿真分析

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【摘要】：活塞組是影響柴油機(jī)性能的主要因素之一,其中活塞起到了主導(dǎo)影響作用�；钊诓裼蜋C(jī)中屬于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的零部件,且工作環(huán)境惡劣,因此在活塞的設(shè)計(jì)中,除了要考慮動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性外,還需分析受熱、受力情況,以達(dá)到可靠性的要求。在柴油機(jī)將燃燒熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程中,活塞起著至關(guān)重要的作用,熱載荷帶來(lái)的熱變形和應(yīng)力成為活塞破壞的主因。因此,活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),熱負(fù)荷分析及強(qiáng)度分析在活塞設(shè)計(jì)中極為重要。本文對(duì)某新開(kāi)發(fā)的一款國(guó)四排放增壓柴油機(jī)活塞進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)其進(jìn)行了熱負(fù)荷分析和強(qiáng)度分析,主要的研究?jī)?nèi)容如下：(1)根據(jù)某增壓柴油機(jī)型的設(shè)計(jì)輸入及活塞的工作條件,進(jìn)行活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并根據(jù)確定的活塞尺寸使用UG軟件建立了活塞、活塞銷、連桿小頭的實(shí)體三維有限元計(jì)算模型,利用AVL BOOST軟件的燃燒熱模型計(jì)算出活塞外表面熱邊界條件,在ABAQUS有限元分析軟件中進(jìn)行活塞的溫度場(chǎng)計(jì)算。(2)以活塞溫度場(chǎng)理論為依據(jù),充分考慮了熱負(fù)荷理論及傳熱學(xué)理論,使用硬度塞法測(cè)量活塞溫度場(chǎng)對(duì)活塞有限元溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,并通過(guò)活塞溫度場(chǎng)試驗(yàn)獲取活塞表面關(guān)鍵位置的溫度值,試驗(yàn)獲得的溫度值與有限元計(jì)算獲得的溫度值基本一致。(3)利用ABAQUS軟件對(duì)活塞進(jìn)行強(qiáng)度分析,并完成了活塞的疲勞分析。分別計(jì)算活塞的熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和熱機(jī)耦合應(yīng)力,計(jì)算活塞在熱應(yīng)力及熱機(jī)耦合應(yīng)力下的形變,得出不同工況下活塞的應(yīng)力值和變形值及危險(xiǎn)部位,對(duì)活塞設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)作用。根據(jù)分析結(jié)果,對(duì)活塞高溫部位的燃燒室和頂部做陽(yáng)極氧化處理,提高活塞耐磨性及起隔熱作用,針對(duì)活塞銷座內(nèi)側(cè)應(yīng)力集中,通過(guò)優(yōu)化活塞銷座形線改善應(yīng)力集中。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 活塞 溫度場(chǎng) 有限元強(qiáng)度分析
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK423
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題背景與研究意義12-13
• 1.1.1 課題背景12-13
• 1.1.2 研究意義13
• 1.2 活塞設(shè)計(jì)相關(guān)研究國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 活塞設(shè)計(jì)趨勢(shì)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 活塞溫度場(chǎng)和強(qiáng)度研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 有限元熱分析的發(fā)展及研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與論文框架18-20
• 第2章 活塞溫度場(chǎng)有限元分析研究20-29
• 2.1 活塞的工作條件20-21
• 2.2 活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求21-23
• 2.3 活塞有限元計(jì)算模型23-25
• 2.3.1 活塞三維模型建立23-24
• 2.3.2 有限元模型的建立24
• 2.3.3 材料特性24-25
• 2.4 活塞有限元計(jì)算25-28
• 2.4.1 活塞外表面邊界條件的計(jì)算與確定25-26
• 2.4.2 活塞溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果與分析26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 活塞溫度場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證研究29-39
• 3.1 活塞溫度場(chǎng)理論29-31
• 3.1.1 熱負(fù)荷理論29
• 3.1.2 傳熱學(xué)理論29-31
• 3.3 活塞溫度場(chǎng)測(cè)量31-34
• 3.3.1 試驗(yàn)對(duì)象參數(shù)31-32
• 3.3.2 試驗(yàn)條件設(shè)置32-33
• 3.3.3 測(cè)量點(diǎn)布置33
• 3.3.4 試驗(yàn)方法33-34
• 3.4 計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析34-38
• 3.4.1 試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析34-36
• 3.4.2 計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 活塞的有限元強(qiáng)度分析研究39-53
• 4.1 模型的建立39-40
• 4.2 邊界條件40-41
• 4.3 計(jì)算結(jié)果與分析41-48
• 4.3.1 活塞熱應(yīng)力及變形的計(jì)算結(jié)果與分析41-42
• 4.3.2 活塞機(jī)械應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果與分析42-45
• 4.3.3 活塞熱機(jī)耦合的計(jì)算結(jié)果與分析45-47
• 4.3.4 關(guān)鍵部位安全系數(shù)計(jì)算與分析47-48
• 4.4 活塞優(yōu)化改進(jìn)48-51
• 4.4.1 降低活塞溫度優(yōu)化方案48-49
• 4.4.2 優(yōu)化活塞銷座結(jié)構(gòu)消除應(yīng)力集中49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 結(jié)論與展望53-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 致謝59

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本文編號(hào)：585519