鋁合金活塞頭部設(shè)計(jì)及可靠性分析.pdf

1、隨著內(nèi)燃機(jī)功率的提高，活塞的工作條件愈加嚴(yán)酷，高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷常常導(dǎo)致活塞銷座開裂、環(huán)槽早期磨損、頂面燒損以及燃燒室喉口邊緣熱裂等故障。因此有必要對(duì)活塞進(jìn)行有限元計(jì)算分析，弄清活塞熱應(yīng)力和機(jī)械壓力的分布規(guī)律，為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)?；钊脑O(shè)計(jì)日趨成熟，但隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和工藝手段不斷涌現(xiàn)，如有限元分析技術(shù)在設(shè)計(jì)上大幅度地提高了活塞強(qiáng)度；如活塞的溫度場(chǎng)試驗(yàn)，能非常精確地對(duì)活塞的實(shí)際工作環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)，社會(huì)對(duì)

2、內(nèi)燃機(jī)的要求也越來越嚴(yán)，尤其是排放、可靠性和節(jié)能等方面的要求。如何設(shè)計(jì)、分析活塞的結(jié)構(gòu)(特別是頭部結(jié)構(gòu))，確保活塞的高溫性能和熱穩(wěn)定性，最大限度地提高活塞的可靠性，已成為活塞設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵。 本文總結(jié)了活塞的頭部設(shè)計(jì)基本規(guī)律；結(jié)合活塞溫度場(chǎng)試驗(yàn)，利用“活塞熱疲勞試驗(yàn)臺(tái)架”，對(duì)活塞進(jìn)行加熱、冷卻循環(huán)試驗(yàn)，準(zhǔn)確的模擬活塞熱疲勞失效方式，研究活塞結(jié)構(gòu)與熱疲勞壽命的關(guān)系；利用有限元分析軟件，建立活塞三維模型，考慮活塞換熱邊界條件，結(jié)合

3、活塞溫度場(chǎng)試驗(yàn)，計(jì)算活塞溫度場(chǎng)分布、熱應(yīng)力分布，并利用彈塑性有限元分析技術(shù)進(jìn)行了活塞的數(shù)值模擬計(jì)算，研究活塞熱疲勞壽命與熱應(yīng)力的關(guān)系，提出采用內(nèi)冷油道結(jié)構(gòu)強(qiáng)化活塞頭部冷卻，降低活塞熱負(fù)荷，對(duì)不同結(jié)構(gòu)活塞頭部的溫度場(chǎng)也進(jìn)行了對(duì)比分析，研究了不同活塞頭部結(jié)構(gòu)對(duì)溫度分布的影響，并在以上基礎(chǔ)上對(duì)活塞進(jìn)出油口的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，提高其可靠性。 本文以4110活塞為例，研究活塞燃燒室邊緣裂紋現(xiàn)象及內(nèi)腔進(jìn)出油口處裂紋現(xiàn)象。課題注重了計(jì)算機(jī)