發(fā)布時(shí)間：2017-03-20 08:13

  本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)活塞的有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：柴油機(jī)活塞作為柴油機(jī)的主要受熱部件，既要承受較高的熱負(fù)荷，又要承受較高的燃?xì)鈮毫�，即機(jī)械負(fù)荷。隨著現(xiàn)代人們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提高，以及國(guó)家對(duì)環(huán)境污染以及能源消耗的要求越來越嚴(yán)格，提高柴油機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速以及燃燒狀況，成為了發(fā)展的必走之路。進(jìn)一步提升功率和轉(zhuǎn)速必定會(huì)使柴油機(jī)活塞的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷加重，于是活塞能否在高溫高負(fù)荷下正常工作，也成為柴油機(jī)發(fā)展的重要部分。 本文研究的是IE6D275型柴油機(jī)活塞，，對(duì)其進(jìn)行有限元分析，得出它在熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷共同作用下的溫度分布、應(yīng)力分布、變形分布。在熱機(jī)耦合作用下其溫度和應(yīng)力值都偏大，對(duì)此提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。以下是本文研究的主要內(nèi)容： 1.利用PRO/E對(duì)IE6D275型柴油機(jī)活塞建立其幾何模型，并將其導(dǎo)入到有限元軟件中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后再模擬計(jì)算，所需的溫度與傳熱系數(shù)等邊界條件由內(nèi)燃機(jī)工作過程模擬軟件模擬和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出，最后得到了單獨(dú)的熱負(fù)荷下活塞溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和變形的分布。采用熱塞試驗(yàn)法測(cè)量柴油機(jī)活塞的不同部位的溫度值，跟模擬計(jì)算得出的溫度分布進(jìn)行對(duì)比，最后能夠驗(yàn)證本文所建的活塞模型與模擬計(jì)算的結(jié)果的合理性。 2.柴油機(jī)活塞分別在單獨(dú)的機(jī)械負(fù)荷下、熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷耦合作用時(shí)，模擬計(jì)算出其溫度場(chǎng)分布、應(yīng)力場(chǎng)分布、變形分布的情況。分別對(duì)比只有熱負(fù)荷作用時(shí)、只有機(jī)械負(fù)荷作用時(shí)和熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷耦合作用時(shí)活塞的各分布情況，結(jié)果表明耦合作用下活塞的最高溫度沒有太大變化，其最高溫度為375℃，最大應(yīng)力值增大較多，其值為254.8MPa，最大變形量比熱負(fù)荷下的變形量降低了，其值為0.342mm。通過分析其溫度、應(yīng)力以及變形分布，得出耦合作用下溫度與應(yīng)力值都偏大，均超過了材料的許用范圍，所以提出了相應(yīng)的改進(jìn)方案。 3.采用底噴冷卻和開冷卻槽兩種方法分別對(duì)活塞進(jìn)行改進(jìn)，分析對(duì)比各個(gè)結(jié)果并與無冷卻降溫措施時(shí)的模型進(jìn)行對(duì)比，由結(jié)果可以看出，開冷卻槽要比采用底噴冷卻措施效果好。模擬三種冷卻槽位置下活塞的溫度分布，應(yīng)力分布以及變形分布，選擇模型B為最優(yōu)方案。且經(jīng)過模擬計(jì)算分析B型冷卻槽，得出最高溫度值為309℃，最大應(yīng)力值為156MPa，最大變形量為0.242mm，所得結(jié)果都在材料的許用范圍之內(nèi)，因此選出最優(yōu)的改進(jìn)方式為模型B冷卻槽。
【關(guān)鍵詞】：活塞 有限元 溫度 應(yīng)力 變形 底噴冷卻 冷卻槽
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TK423
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 符號(hào)說明9-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 柴油機(jī)活塞有限元分析研究的背景和意義11-13
• 1.3 柴油機(jī)活塞有限元研究的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r13-15
• 1.4 本課題研究的對(duì)象及主要內(nèi)容15-18
• 第二章 柴油機(jī)有限元分析基礎(chǔ)18-24
• 2.1 有限元軟件的介紹18-19
• 2.2 有限元軟件熱應(yīng)力分析基本原理19-20
• 2.3 有限元分析中熱應(yīng)力問題中的物理方程20-22
• 2.4 有限元軟件中邊界條件的確定22-24
• 第三章 柴油機(jī)活塞熱負(fù)荷研究24-36
• 3.1 柴油機(jī)活塞有限元模型建立及邊界條件設(shè)置24-29
• 3.1.1 柴油機(jī)活塞的有限元模型的建立24-26
• 3.1.2 柴油機(jī)活塞邊界條件設(shè)置26-29
• 3.2 柴油機(jī)活塞的熱負(fù)荷分析29-32
• 3.2.1 柴油機(jī)活塞溫度分布30-31
• 3.2.2 柴油機(jī)活塞的應(yīng)力分布31-32
• 3.2.3 柴油機(jī)活塞的變形分布32
• 3.3 柴油機(jī)熱負(fù)荷下活塞模型溫度與試驗(yàn)溫度驗(yàn)證32-36
• 第四章 柴油機(jī)活塞機(jī)械負(fù)荷研究36-48
• 4.1 柴油機(jī)活塞邊界條件設(shè)置36-39
• 4.1.1 柴油機(jī)活塞所受各力計(jì)算36-37
• 4.1.2 柴油機(jī)活塞載荷的施加及邊界約束37-39
• 4.2 柴油機(jī)活塞單獨(dú)機(jī)械負(fù)荷分析39-41
• 4.2.1 柴油機(jī)活塞機(jī)械負(fù)荷下的應(yīng)力分布39-40
• 4.2.2 柴油機(jī)活塞機(jī)械負(fù)荷下的變形分布40-41
• 4.3 柴油機(jī)活塞熱——機(jī)耦合作用分析41-48
• 4.3.1 耦合作用下活塞的溫度分布41-42
• 4.3.2 耦合作用下活塞的應(yīng)力分布42-45
• 4.3.3 耦合作用下活塞的變形情況45-48
• 第五章 柴油機(jī)活塞熱負(fù)荷改進(jìn)48-66
• 5.1 底噴冷卻對(duì)柴油機(jī)活塞的影響48-51
• 5.1.1 底噴冷卻對(duì)活塞溫度的影響48-49
• 5.1.2 底噴冷卻對(duì)活塞應(yīng)力的影響49-50
• 5.1.3 底噴冷卻對(duì)活塞變形的影響50-51
• 5.2 加開冷卻槽對(duì)活塞的影響51-53
• 5.2.1 冷卻槽的位置及大小設(shè)置52
• 5.2.2 冷卻油槽的邊界條件設(shè)置52-53
• 5.3 加開冷卻油槽后活塞的分布規(guī)律53-56
• 5.3.1 加開油槽后活塞的溫度分布53-54
• 5.3.2 加開油槽后活塞的應(yīng)力分布54-55
• 5.3.3 加開油槽后活塞的變形分布55-56
• 5.4 改變冷卻槽位置對(duì)比活塞各分布情況56-66
• 5.4.1 加開冷卻槽后的模型建立57-58
• 5.4.2 不同模型溫度分布對(duì)比58-60
• 5.4.3 不同模型應(yīng)力對(duì)比分布60-62
• 5.4.4 不同模型變形對(duì)比分布62-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 全文總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果72-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：257474