發(fā)動機(jī)承載結(jié)構(gòu)件的變形協(xié)調(diào)問題研究.pdf

1、缸蓋和缸體是發(fā)動機(jī)重要的承載結(jié)構(gòu)件,缸蓋和缸體過大的變形會影響到發(fā)動機(jī)正常工作,產(chǎn)生漏油、漏氣、動力不足等現(xiàn)象,因此在設(shè)計(jì)發(fā)動機(jī)時要考慮影響缸蓋缸體變形的因素。隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件的發(fā)展,有限元方法廣泛應(yīng)用于分析發(fā)動機(jī)缸蓋和缸體應(yīng)力及變形的研究中。有限元方法的主要優(yōu)點(diǎn)是縮短了設(shè)計(jì)周期,降低了設(shè)計(jì)成本等。因此本文利用有限元法對承載結(jié)構(gòu)件的變形進(jìn)行了靜態(tài)分析及熱機(jī)耦合分析。
　　在承載結(jié)構(gòu)件靜態(tài)分析中,集中考察了螺栓預(yù)緊時,發(fā)動機(jī)缸蓋、

2、缸墊及缸體的應(yīng)力及變形,對缸蓋整體和進(jìn)、排氣側(cè)鼻梁處、缸墊密封缸套的位置和缸套的變形進(jìn)行重點(diǎn)分析。研究過程中,首先設(shè)置了與發(fā)動機(jī)實(shí)際工作情況相近的缸蓋與缸墊、缸墊與缸體以及缸蓋與缸體之間的接觸方式,包括綁定接觸和摩擦接觸。經(jīng)過計(jì)算分析后得出結(jié)論,缸蓋、缸墊和缸體變形位置受螺栓預(yù)緊力的影響比較大,其中缸蓋火力面進(jìn)、排氣道“鼻梁處”的變形比較明顯;缸墊的變形分布比較均勻,能夠保證良好的密封性;缸體在螺紋孔處產(chǎn)生很大的變形;缸套的變形呈現(xiàn)出上

3、部變形大,下部變形小的喇叭形。
　　在此基礎(chǔ)上,分析不同缸蓋螺栓擰緊順序、不同螺紋長度、不同剛度的缸蓋和缸套材料對缸蓋、缸墊、缸體以及缸套變形的影響。計(jì)算結(jié)果表明,使缸墊密封性最好的螺栓擰緊順序是先擰緊中間兩個,然后交叉擰緊外側(cè)螺栓;螺紋長度對缸蓋缸墊的變形影響規(guī)律是,隨著螺紋長度的減小,變形減小,但是較小的螺紋長度會影響發(fā)動機(jī)正常工作時的密封性;缸蓋和缸體的剛度增加,主要是對缸套的上半部分的變形影響比較大,對下半部分的變形影響很

4、小。
　　在承載結(jié)構(gòu)件的熱機(jī)耦合研究中,采用間接法分析缸蓋和缸體的熱應(yīng)力和熱應(yīng)變。在有限元模型上設(shè)置了溫度邊界條件,計(jì)算得到溫度場,將溫度場加載到有螺栓預(yù)緊力的結(jié)構(gòu)模型上,得到熱應(yīng)力結(jié)果。同時,對不同氣缸加載發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時的最大缸內(nèi)爆發(fā)壓力,分析缸蓋、缸墊、缸體以及缸套的變形情況。計(jì)算結(jié)果表明,缸蓋的熱變形趨勢為中部變形大,兩側(cè)變形小,排氣側(cè)變形大,進(jìn)氣側(cè)變形小;缸體及缸套的熱變形趨勢為上部變形大,下部變形小的趨勢。熱穩(wěn)態(tài)情況下對某