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面向轻量化的发动机排气系统结构优化设计
| 论文题名： | 面向轻量化的发动机排气系统结构优化设计 |
| 关键词： | 汽车发动机;排气系统;结构优化;流固耦合;汽车轻量化 |
| 摘要： | 本文首先对汽车发动机排气系统国内、外研究背景进行了分析，结合现阶段研究状况和企业的实际要求，阐述了本课题研究的必要性和迫切性，并说明了研究的主要目的和意义。在详细分析了现阶段排气系统方面研究状况后，结合企业的要求提出了本课题研究的主要内容，并制定研究方案。 随后，对发动机排气系统的结构作了分析，介绍了排气系统的主要组成构件、结构特点和工作状况，并着重分析了排气歧管、排气接管和排气歧管罩的结构特点，以及各部件相互间的连接关系。在此基础上找出排气系统出现的问题，并制定出可行的研究方案。 接着，对本文将用到的主要理论作了分析，为研究课题的顺利展开做好理论铺垫。根据企业提供的该发动机相关参数，运用GT-Power软件计算出排气歧管入口条件，得到入口的压力曲线、温度曲线和流量曲线。这些曲线和数值是计算排气前管温度场的边界条件，并在此基础上计算了改进前排气前管的热应力分布。 然后，对发动机排气系统整体模态计算，找到歧管开裂的原因，提出了改进措施，即缩短排气接管与增压器间的连接管长度，使排气系统拥有更好的振动特性。通过改进，解决了歧管开裂的问题。之后，对排气歧管罩和增压器隔热罩进行模态分析，在保证结构振动特性不降低的同时使轻量化效果最好。优化结果显示，排气歧管罩和增压器隔热罩的质量分别减少了约0.22kg和0.15kg，约为各原结构质量的29.8％和28.4%。 最后对排气系统轻量化改进的效果进行分析，虽然减少的质量不大，但占原结构的比例很大，并且由于波及效应，产生的实际效果将远大于质量减小带来的材料节省。 本文的研究将轻量化思想和流固耦合思想共同用于发动机排气系统的改进，是一种新的研究思路。它不仅为企业设计人员进行发动机排气系统的研究提供了参考和依据，解决了企业的实际问题，还为发动机排气系统的设计提供了新的思路，为汽车发动机排气系统的相关设计提供了参考。 |
| 作者： | 李建华 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 马力 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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