中重型柴油機機體組結(jié)構(gòu)設(shè)計協(xié)調(diào)性研究.pdf

1、中重型柴油機應用非常廣泛，長期以來國內(nèi)柴油機設(shè)計工作主要依托國際知名的AVL，F(xiàn)EV等公司來進行，無形當中給國內(nèi)的柴油機行業(yè)造成了技術(shù)壁壘。本文以廣泛應用的多種成熟中重型柴油機為研究對象，通過對機體組零部件及組合體進行計算分析，總結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計協(xié)調(diào)性經(jīng)驗，為中重型柴油機的設(shè)計提供參考數(shù)據(jù)。
　　 本文通過對柴油機機體組進行有限元計算提取機體組零部件的各個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的表征剛度，一方面用于評價單個零部件的設(shè)計，另一方面進行無量綱化之后與機

2、體組的組合體剛度建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，分析機體組的結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性。具體工作有以下幾個方面:
　　 1、建立柴油機氣缸蓋、氣缸套、機體的有限元模型，計算關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的表征剛度，并根據(jù)各自結(jié)構(gòu)特點進行無量綱化。對比分析各個機型的無量綱體積及無量綱剛度，結(jié)果表明氣缸蓋、氣缸套的幾個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的無量綱體積和無量綱剛度的分布都在一定范圍內(nèi)，對于氣缸蓋和氣缸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有較高的指導意義。
　　 2、基于十多種機型上端軸向定位的濕式氣缸套中間部位徑向

3、導向剛度的計算結(jié)果，應用響應面法擬合出徑向雙支撐薄壁圓筒結(jié)構(gòu)的柴油機濕缸套中間部位徑向平均剛度與缸套內(nèi)徑、壁厚以及跨長的函數(shù)關(guān)系，可以直接應用到柴油機濕缸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。
　　 3、對機體組的組合體進行有限元計算，分析了三個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在組合體狀態(tài)下的無量綱剛度，并通過響應面法建立組合體結(jié)構(gòu)剛度和零部件離散狀態(tài)剛度的協(xié)調(diào)性關(guān)系。
　　 4、對各個機型進行冷卻水腔的流動換熱計算，獲取水腔壁面的溫度和對流換熱系數(shù)作為第三類邊界條

4、件施加到有限元模型中，計算機體組的溫度場分布，為計算機體組缸套熱變形準備熱邊界條件。
　　 5、分別考察機體組冷態(tài)和熱態(tài)四個工況下缸套變形情況。提出了最大、最小有效變形、有效圓度誤差和有效圓柱度誤差的指標來評價缸套失圓變形情況，提出了扭曲系數(shù)來評價缸套變形后的扭曲程度。綜合考慮缸套失圓變形和扭曲變形的情況，提出扭曲度的概念來綜合評價缸套變形。
　　 6、應用響應面法分冷態(tài)和熱態(tài)兩種工況對缸套扭曲變形與組合體剛度的協(xié)調(diào)性關(guān)