柴油機(jī)活塞的逆向設(shè)計(jì)和有限元計(jì)算分析.pdf

1、逆向工程是運(yùn)用現(xiàn)代三維數(shù)字掃描設(shè)備及計(jì)算機(jī)技術(shù)將產(chǎn)品實(shí)物轉(zhuǎn)化為三維數(shù)字模型并加工制造出產(chǎn)品的一種新型技術(shù)。我國(guó)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平差距較大，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)消化吸收和再創(chuàng)新已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)加快進(jìn)步的重要技術(shù)渠道。活塞作為柴油機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，其設(shè)計(jì)是否合理直接影響柴油機(jī)的動(dòng)力輸出及安全可靠性。因而本文開展的活塞逆向設(shè)計(jì)和有限元分析具有理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。研究的主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1、綜合考慮活塞

2、的測(cè)量精度和時(shí)間成本，分別用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和激光掃描儀進(jìn)行活塞的數(shù)字測(cè)量，基于Imageware軟件運(yùn)用逐步對(duì)齊法將2獨(dú)立點(diǎn)云進(jìn)行拼接，并通過曲面重構(gòu)建立了活塞的三維模型。根據(jù)活塞的逆向模型用AutoCAD建立了活塞的二維圖紙，通過與活塞廠家設(shè)計(jì)尺寸的對(duì)比，結(jié)果表明：活塞的逆向設(shè)計(jì)達(dá)到了活塞零件的加工精度要求。
　　2、為確定活塞溫度場(chǎng)分析的熱邊界條件，根據(jù)簡(jiǎn)化進(jìn)排氣過程工質(zhì)流量計(jì)算的假設(shè)，分析了柴油機(jī)缸內(nèi)工作過程并計(jì)算得到燃?xì)馑矔r(shí)

3、溫度。采用熱力學(xué)公式、試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)公式相結(jié)合的方法，計(jì)算了缸套冷卻水換熱系數(shù)和活塞各區(qū)域的對(duì)流邊界條件。有限元法計(jì)算了活塞溫度場(chǎng)和熱流密度分布，結(jié)果表明活塞頂部、第一環(huán)槽和銷座的溫度都在其允許范圍內(nèi)。為了驗(yàn)證活塞有限元計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用硬度塞法測(cè)量活塞表面的實(shí)際溫度，對(duì)比分析了計(jì)算溫度值與試驗(yàn)溫度值，結(jié)果表明：活塞溫度場(chǎng)有限元計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確可靠的。
　　3、為了研究分析活塞的機(jī)械應(yīng)力，根據(jù)測(cè)量的柴油機(jī)氣缸壓力示功圖和轉(zhuǎn)速分別加載