基于有限單元法的柴油機氣缸套失圓研究.pdf

1、。。。。。。。。?！猇i531067⑨天津大薯碩士學位論文■■田啊盱I譬，盟蠕_nl學科專業(yè)：壁壟塑壁墼三堡作者姓名：生登】指導教師：塹壁壁墼捶天津大學研究生院2008年6月摘要伴隨著現代發(fā)動機向輕量化、高速化和高功率密度化發(fā)展，作為發(fā)動機的核心部件，氣缸套在工作中承受著越來越高的熱負荷、氣動載荷和機械負荷，不可避免地出現缸套失圓現象。在發(fā)動機工作過程中，缸套的失圓直接影響到氣缸套與活塞環(huán)間的間隙以及缸套與缸蓋間的密閉性，從而導致機油

2、消耗增加、產生竄漏、增加磨損和燃油消耗。為了達到將來的排放法規(guī)要求和提高燃油經濟性，研究氣缸套失圓問題是十分必要的，因而具有重要意義。氣缸套失圓問題的復雜性和發(fā)動機結構特性決定了使用解析的理論分析方法和試驗研究方法研究該問題存在一定的局限性。隨著CAE技術的不斷發(fā)展，三維仿真技術越來越成熟，利用有限元法模擬計算氣缸套失圓成為可能。本論文利用CAE技術的優(yōu)勢，重點研究預緊力作用下和熱一機耦合狀態(tài)下的氣缸套失圓問題。參照4100QB柴油機機

3、體模型，本文建立理想的薄壁桶模型和螺栓一體化模型，以研究預緊力合理的施加方式。結果表明，通過建立接觸對來施加預緊力的方法是合理的，能達到計算精度要求。通過設置不同預緊力水平、材料屬性、預緊螺栓長度和螺紋孔第一螺紋位置，研究薄壁桶件模型在不同狀況下的缸套失圓，重點研究缸套失圓的規(guī)律性，對各變形影響因素進行定量分析。結果表明，氣缸套在預緊力作用下整體呈現規(guī)律的四階失圓，上部失圓度最大，下部失圓度較??；預緊力對失圓的貢獻最大，隨著預緊力的增大

4、，氣缸套失圓度增大；氣缸套和氣缸襯墊的剛度都直接和間接地影響到缸套的失圓度，較大的剛度可以降低缸套的失圓度；螺栓長度增加能夠更平均地分配預緊力，從而對氣缸套失圓有一定影響；螺栓孔第一螺紋位置的降低可以減小氣缸套的失圓。利用薄壁桶模型的研究結果，通過建立某公司4100QB柴油機的實體及有限元模型，分析組合體的溫度分布，并研究該機在預緊力作用下和熱機耦合作用下的氣缸套失圓。結果表明，熱一機耦合作用下的失圓度遠大于預緊力工況下的失圓度，且整體