柴油機活塞的逆向設計和有限元計算分析.pdf

1、逆向工程是運用現(xiàn)代三維數(shù)字掃描設備及計算機技術將產(chǎn)品實物轉(zhuǎn)化為三維數(shù)字模型并加工制造出產(chǎn)品的一種新型技術。我國內(nèi)燃機技術與國外先進技術水平差距較大，引進國外先進產(chǎn)品進行技術消化吸收和再創(chuàng)新已成為當前國內(nèi)內(nèi)燃機技術加快進步的重要技術渠道?；钊鳛椴裼蜋C的關鍵零部件之一，其設計是否合理直接影響柴油機的動力輸出及安全可靠性。因而本文開展的活塞逆向設計和有限元分析具有理論意義和工程應用價值。研究的主要內(nèi)容和結論如下：
　　1、綜合考慮活塞

2、的測量精度和時間成本，分別用三坐標測量機和激光掃描儀進行活塞的數(shù)字測量，基于Imageware軟件運用逐步對齊法將2獨立點云進行拼接，并通過曲面重構建立了活塞的三維模型。根據(jù)活塞的逆向模型用AutoCAD建立了活塞的二維圖紙，通過與活塞廠家設計尺寸的對比，結果表明：活塞的逆向設計達到了活塞零件的加工精度要求。
　　2、為確定活塞溫度場分析的熱邊界條件，根據(jù)簡化進排氣過程工質(zhì)流量計算的假設，分析了柴油機缸內(nèi)工作過程并計算得到燃氣瞬時

3、溫度。采用熱力學公式、試驗和經(jīng)驗公式相結合的方法，計算了缸套冷卻水換熱系數(shù)和活塞各區(qū)域的對流邊界條件。有限元法計算了活塞溫度場和熱流密度分布，結果表明活塞頂部、第一環(huán)槽和銷座的溫度都在其允許范圍內(nèi)。為了驗證活塞有限元計算結果的準確性，采用硬度塞法測量活塞表面的實際溫度，對比分析了計算溫度值與試驗溫度值，結果表明：活塞溫度場有限元計算結果是準確可靠的。
　　3、為了研究分析活塞的機械應力，根據(jù)測量的柴油機氣缸壓力示功圖和轉(zhuǎn)速分別加載