汽車內(nèi)燃機(jī)活塞的設(shè)計(jì)
汽車市場的激烈競爭,促使生產(chǎn)廠家極大的縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期;發(fā)動機(jī)朝著增壓、高功率、輕量化方向的迅速發(fā)展,又使研究員更加注重發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)?;钊鳛榘l(fā)動機(jī)的心臟,是一種技術(shù)含量比較高的零部件。由于其工作條件惡劣,高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷常常導(dǎo)致活塞銷座的開裂、環(huán)槽的早期磨損、活塞頂面燃燒室喉口邊緣熱裂等故障。因此有必要對活塞進(jìn)行有限元分析計(jì)算,掌握活塞熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的分布規(guī)律,為活塞的設(shè)計(jì)提供有力的依據(jù)?;钊脑O(shè)計(jì)方法隨著社會的不斷發(fā)展出現(xiàn)了各種先進(jìn)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和工藝手段,如有限元技術(shù)在設(shè)計(jì)上大幅度的提高了活塞的強(qiáng)度;活塞的溫度場有限元分析,能非常準(zhǔn)確的模擬活塞的實(shí)際工作環(huán)境溫度。使發(fā)動機(jī)的功率不斷的增加,尾氣的排放相對以前也得到了較大的改進(jìn),提高了設(shè)計(jì)的效率和科學(xué)性。
本文總結(jié)了活塞設(shè)計(jì)的基本規(guī)律,利用UG建立活塞的幾何模型??紤]了活塞軸對稱性,建立了活塞的四分之一有限元模型。采用有限元分析的方法對設(shè)計(jì)的活塞進(jìn)行了溫度場和熱應(yīng)力的耦合分析,最后對設(shè)計(jì)的活塞分析后作出評價并獲得了合理的結(jié)果。結(jié)果表明活塞在頂部以熱應(yīng)力為主,在裙部以機(jī)械應(yīng)力為主。作為活塞熱負(fù)荷評價的重要依據(jù)的第一環(huán)槽溫度在165~215 ,不會因溫度過高而影響氣環(huán)的密封性(活塞用高溫潤滑油的結(jié)膠溫度為220 )。通過對活塞的三維建模和有限元分析的實(shí)例體現(xiàn)出計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期的優(yōu)性:即一方面建立了基本的計(jì)算機(jī)分析模型,對其進(jìn)行仿真模擬,從而指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計(jì);另一方面以此為虛擬分析平臺并提供一些規(guī)范性或經(jīng)驗(yàn)性的建模參考,同時也為提高了企業(yè)在技術(shù)上的自主開發(fā)及創(chuàng)新能力而奠定基礎(chǔ)。
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