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基于有限元法的内燃机活塞裙部型面设计与研究
| 论文题名： | 基于有限元法的内燃机活塞裙部型面设计与研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;内燃机活塞;裙部型面设计;热态变形;配缸间隙;有限元法 |
| 摘要： | 随着现代工业与社会的发展，内燃机性能要求愈来愈高。活塞裙部型面影响活塞与汽缸之间的配合间隙以及动力润滑油膜的形成与保持，是内燃机性能提高的关键方面。活塞裙面的设计受到热态变形、配缸间隙等诸多因素影响，目前尚无明确的理论依据和有效的手段。裙部型面设计不合理，导致活塞与汽缸之间动力润滑状态变差，容易造成活塞裙部外表面和汽缸孔壁面的严重磨损，甚至出现卡缸、拉缸、敲缸等现象，对内燃机工作性能影响巨大。因此，研究活塞裙部型面的设计，寻求一种先进合理的活塞裙面设计方法，具有重要的意义。 本文针对活塞热态变形有限元分析技术以及活塞裙部型面设计问题展开研究，提出并探讨了基于有限元分析的内燃机活塞裙部型面设计与优化的方法和模式，同时，应用此方法和模式对重庆某产业集团公司的一款476Q汽车发动机活塞裙部型面进行了具体分析、设计和优化，并对结果进行了实验验证和实践检验。论文研究内容和成果如下： ①对活塞热态变形有限元分析以及活塞裙部型面设计与优化的具体方法和技术手段进行了详细探讨分析，得出了基于有限元分析的内燃机活塞裙部型面设计与优化的方法和模式，通过运用有限元法模拟活塞温度场并计算其热态变形，在对活塞裙部热态变形进行定量分析的基础上设计并优化活塞裙面参数。 ②针对476Q汽车发动机活塞，通过Pro/E软件建立了其三维实体模型，借助ANSYS软件模拟了活塞温度场，计算了其热态变形，根据活塞裙部热态变形定量分析结果和发动机配缸间隙，设计并优化得到了476Q活塞的中凸椭圆形裙面。经过实验跑合及生产实践结果表明，活塞裙面设计合理，发动机性能良好，活塞工作200小时后，裙部外表面比较光滑，无明显磨损和擦伤，设计结果可用于批量生产加工。 ③经过实例设计、实验验证以及实践应用，结果表明：1）论文提出的方法和模式合理可行且实用有效，能够较好地应用于工程设计实践；2）论文假定活塞理想热态裙面为直筒正圆形，工作状态下活塞中心与汽缸孔中心重合，设计过程中仅考虑热态变形和配缸间隙这两项主要影响因素，这种假设和简化对476Q活塞是可以接受的，对内燃机活塞裙面的设计具有一定的指导作用。 |
| 作者： | 洪超 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 宋立权 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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