柴油機機體組結構協(xié)調性設計技術研究.pdf

1、中重型柴油機在工程機械、載重汽車中應用廣泛，國內柴油機設計主要集中在單一零部件的宏觀分析，而對機體組的組合體之間的協(xié)調性很少涉及。本文以4108型柴油機為研究對象，通過研究缸套-缸孔之間的配合間隙對缸套變形的影響，總結機體組各結構之間的協(xié)調性，為傳統(tǒng)的柴油機行業(yè)的設計工作提供經驗。
　　柴油機的絕大部分的零部件都是以機體作為支架，機體的受力狀態(tài)和具體結構都非常復雜。在柴油機機體的設計和制造過程中，由于結構設計不合理就會導致在機體組

2、裝配工作狀態(tài)時出現(xiàn)裂紋等損壞現(xiàn)象。機體在工作過程中必須滿足足夠的靜強度與抗變形能力，才能保證在柴油機工作過程中機體組的安全，以及機體組其他關鍵結構的正確配合關系。
　　缸套是柴油發(fā)動機非常重要的零件之一。缸套變形將直接對活塞環(huán)的密封產生直接影響，在工作過程中，由于缸套發(fā)生變形嚴重，會造成活塞與缸套間的間隙過大或過小，間隙如果過小會造成拉缸，過大則活塞對缸套造成的沖擊力加大，使得柴油機的工作過程惡化。因此，研究柴油機的缸套變形，對保

3、證氣缸的良好密封性和柴油機正常工作具有重要意義。
　　本文首先通過實驗測量缸套輪廓變形，提取變形結果，結合仿真計算分析不同缸套-缸孔配合間隙對機體組結構協(xié)調性的影響，并通過動力學計算研究在發(fā)動機不同爆發(fā)壓力下缸套內表面的振動情況。研究內容有以下幾個方面:
　　1、制定缸套測量方案，通過輪廓測量儀測得缸套內表面在不同截面的徑向變形量和圓度、4條特征線方向的軸向變形量。通過分析缸套變形數(shù)據(jù)，得到4108型柴油機四個缸套在上、中、

4、下三個截面的徑向變形差異較大。由于缸套測量儀夾持爪的影響，使得缸套下部的圓度較大。四個缸套的軸向變形從上往下均出現(xiàn)先變大后變小的趨勢。
　　2、建立機體組有限元模型，計算缸套在有夾持爪徑向支撐力下缸套的輪廓變形，通過與實驗測得的變形數(shù)據(jù)對比，驗證模型的正確性。通過設置不同缸套-缸孔配合間隙值，分析配合間隙對缸套變形的影響，得到不同配合間隙下，缸套有效變形的趨勢。
　　3、通過計算分析有夾持爪條件下且未安裝缸蓋時的缸套變形，并

5、與實驗結果進行對比標定，分析對比正常裝配下有無夾持爪條件下的缸套軸向變形，得到無夾持爪條件下的缸套軸向變形修正公式。
　　4、對機體組有限元模型進行有限元計算，計算不同缸套-缸孔配合間隙下的組合體關鍵結構無量綱剛度，利用響應面法，以缸套扭曲度做為響應面函數(shù)的系統(tǒng)輸出值，以缸內爆壓、缸套上、中部徑向剛度作為函數(shù)的自變量，通過數(shù)據(jù)擬合得到缸套變形與機體組結構的協(xié)調性規(guī)律。
　　5、搭建動力學模型，對機體組進行減縮，通過非線性單元