基于ansys的485柴油機氣缸墊有限元分析研究畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 一致，定義螺栓的預緊力為最大燃氣壓力的２．５倍左右，即Fbolt＝２．５ＰπＤ２／４ｎ式中 P 為最大燃氣壓力，17MPa ； D為缸徑，85 mm；ｎ為螺栓個數，12個。確定螺栓預緊力為277 kN。　螺栓預緊工況施加氣缸蓋螺栓、水泵螺栓和飛輪殼螺栓等預緊力,按照設計手冊中螺栓預緊力計算公式可得各種螺栓的預緊力,如表2所示。　工作工況在螺栓預緊工況的基礎上,施加工作缸的爆發壓力、主軸承座支反力和機體、缸套和氣缸墊的溫度場。爆發壓力直接作用在氣缸蓋上,其大小為14. 9 MPa,溫度場計算借用同類機型的實測值,缸墊的缸口部位溫度為527 ℃,在ANSYS中計算得到缸墊的溫度場。　機體組件上的螺栓預緊力項　目 氣缸蓋螺栓 飛輪殼螺栓水泵殼螺栓主軸承蓋螺栓擰緊力矩/(N?m )預緊力 F。/N 200277140194 34346190 263 在螺栓預緊工況下有限元計算結果分析為了和試驗作對比,調整計算結果顯示的壓力范圍與試驗壓應力一致,計算、。、壓力云圖和面壓試驗結果基本一致。 　485柴油機鋼質缸墊計算結果高壓解析　485柴油機鋼質缸墊計算結果低壓解析在預緊工況下,各缸壓應力分布基本相同, 1 , 4缸由于有水泵螺栓和飛輪殼螺栓的影響,和2, 3缸稍有不同。在預緊工況下,對缸內氣體、水孔和潤滑油孔的密封情況分析如下文所述。 缸口部位的密封分析,缸口部位密封圈上能夠形成連續的密封環帶,并且連續密封環上最大壓應力超過150 MPa,最小壓應力為80 MPa,最小壓應力出現在兩缸之間和靠近推桿孔側,完全滿足對缸內氣體密封的要求。兩缸之間壓力比較薄弱的原因主要是由于第2, 3, 4對缸蓋螺栓的預緊力由2個缸分擔,但是第1, 5對缸蓋螺栓的預緊力僅分別作用于第1, 4缸,使得在相同擰緊力矩下2 , 3 , 4缸套和缸墊接觸壓力減小。推桿孔側壓力比較薄弱,究其原因,一方面,缸口周圍的剛度對其接觸壓力影響很大,從機體的結構上看,推桿孔側剛度相對較弱,導致缸口密封壓力減小。另一方面,推桿孔側缸墊和機體接觸面積比另一側大,也導致缸口部位推桿側接觸比壓下降。還有,推桿孔上有橡膠包邊,在氣缸螺栓預緊力的作用下被壓實,有一定厚度,抵消了一部分螺栓預緊力,減弱了推桿側缸墊上壓應力。 潤滑油孔的密封分析在油孔附近壓力比較大, 能達到50 MPa以上() ,但此處沒有必要有這么大的壓力,由于螺栓位于油孔和氣缸之間,氣缸套高出機體頂平面0. 11 mm ,所以在螺栓預緊力的作用下,形成了以氣缸套邊緣為支點,以氣缸蓋為力臂的杠桿,造成油孔處壓力比較大。 冷卻水的密封分析　和非金屬材料的密封墊片不同,鋼質缸墊剛度大、變形小,對接觸面的平面度要求相對較高。有限元計算結果顯示,在水孔附近沒有形成有效的密封環帶,而是在缸墊上、下面的臺階部分和機體、氣缸蓋接觸后形成壓力環帶( )形成對冷卻水的密封,從云圖上可以看到,臺階上大于0. 13 MPa的密封帶連續,可以對冷卻水很好密封。但是臺階密封壓力線在推桿孔側比進氣側弱,這是由于推桿孔有橡膠包邊,從而抵消了部分臺階與機體、氣缸蓋的接觸壓力,所以預計在工作狀態下這個部位有滲水的可能性。圖 　油孔周圍壓力 　缸口部位壓力最小處 　對冷卻水密封的臺階機體側 　對冷卻水密封的臺階氣缸蓋側 工作工況的485柴油機氣缸墊受力分析從工作工況計算結果可以看出,爆發缸缸口部位最小密封壓力達到18 MPa,在兩缸之間和推桿孔一側,能夠對缸內氣體有效地密封() 。油孔附近密封壓力過大,達到50 MPa以上。缸墊臺階的密封壓力帶在爆發缸推桿孔側有間斷點( ) ,所以該缸墊在工作工況下有滲水的可能性,可以針對性的在推桿孔附近水孔部位涂硅橡膠,達到對冷卻水密封的要求。　工作工況下缸口部位的應力分布　 氣缸墊工作工況計算結果 結論（1) 應用在 485柴油機上的鋼質氣缸墊, 其密封效果和本身結構及材料有很大關系,機體結構對其影響也很大。本鋼質氣缸墊能夠很好的對燃氣壓力和潤滑油密封,對冷卻水的密封決定鋼質氣缸墊能否應用在強化柴油機上的關鍵。（2）氣缸墊等效應力結果偏大，會引起凸緣銜接處的應力集中，也不利于墊片材料的回彈，其大小可以通過螺栓預緊力控制。（3) 利用有限元技術,創建精確的485柴油機氣缸墊有限元模型,可以很好地模擬計算鋼質氣缸墊的密封性能,且計算結果和試驗結果比較吻合。（4)485柴油機氣缸墊在工作過程中有輕微地隨機滲水現象,計算結果很好的證實了這一點,并且在計算模型上可以判斷出滲水部位,從而有針對性的改進缸墊結構。5 總結和展望一、本文所做工作總結基于 ANSYS 的 485 柴油機氣缸墊有限元分析使我在氣缸墊密封原理以及有限元軟件分析上受到了很好的訓練。對于所學知識，有了一次綜合運用的機會。學習 ANSYS 的時間較短，加之英文操作界面，使得在 ANSYS 的運用上遇到不少困難。首先對課題進行研究，認識到這屬于接觸應力力學分析。在對問題認識清楚后，采用了墊片單元 INTER195 建立了氣缸墊模型，施加約束后對其進行了密封性分析。通過這次畢業設計，我熟悉了 ANSYS 操作步驟，從定義單元類型到建模到結果分析，有了明確的思路和整體的認識。了解了一般問題進行 ANSYS 求解的步驟方法。而且，我還認識到不同的工程問題，ANSYS 在定義時是根據實際情況定義的，沒有固定的方式、方法。二、工作展望本次畢設是一個工程問題的實際應用型課題，在我國，機械產業還遠遠沒有達到國際領先水平，并且與之相關的檢測、質保、維護產業也沒有很好的發展。近年來，國家對于機械制造業有了大力的發展和推動，同時對于其相關產業也有大幅度的推進。ANSYS 是大型的通用有限元軟件，其功能強大，可靠性好，具有強大的結構分析能力和優化設計模塊，因而被國內外大多數機械行業所采用。ANSYS作為工程問題解決的重要手段之一，也被得到重視、推廣。ANSYS可以模擬結構力學、熱力學、流體力學、電磁學、聲學等領域的各種復雜物理現象。因此，ANSYS 軟件在我國的機械設計與制造、航空航天、交通、化工和能源、電子等行業得到了巨大的應用，將來會為各領域的科學研究和產品開出做出巨大貢獻。參考文獻[1] (上冊)[M]. 北京:機械工業出版社,2022:5354.[2] 王鳳歧、[M].天津::70102.[3] 傅永華，有限元分析基礎[M]，武漢：武漢大學出版社 , 2022:4676.[4] [M] .北京:清華大學出版社, 2022:4046.[5] 王霄. Pro/Engineer Wildfire [M] .北京: 化學工業出版社,2022:2078.[7] 王望予. 汽車設計[M].北京 :機械工業出版社,2022:6778.[8] 余志生. 汽車理論[M].北京 :機械工業出版社,2022: 4553.[9] [M].北京 :機械工業出版社,2022:120134.[10]魏海軍,孫培延,尹峰,等. 基于油液檢測的柴油機臺架磨合過程研究[ J ]. 內燃機學報, 2022(1): 8891.[11] 曹茉莉. 直噴式柴油機的結構設計中的有限元計算與分析[ D ]. 鎮江:江蘇大學, 2022.[ 12 ] 白敏麗,丁鐵新,呂繼組,等. 活塞組氣缸套耦合傳熱模擬 [ J ]. 內燃機學報, 2022 ( 3) : 168175.致謝白駒過隙、逝者如斯，我在邵陽學院的大學四年的學習生活即將結束，驀然回首萬千感慨！在課題完成之際，首先感謝我尊敬的導師——袁教授，是他的悉心指導，才使得我的課題順利完成。在這三個多月的畢業設計期間，袁教授不僅在課題的研究方法上指導我，更是鼓勵我對 ANSYS 的學習。通過頻繁的交流，袁老師讓我對自己迷茫的前途看得清晰。袁老師嚴謹的作風，平易近人的性格都給我十分深刻的印象。我的每一點進步，無不凝聚著導師的巨大心血，是我今后工作和學習的楷模。袁老師對我最后論文的撰寫傾注了大量的心血，從論文的內容、格式、修改直至最終定稿都給予了精心的指導。謹向我尊敬的導師表示最誠摯的謝意。感謝伏軍老師，唐寧老師，唐維新教授的指導，車輛工程教研室的各位老師所教授的汽車專業知識是我可能完成這資設計的前提，每次去車輛工程教研室都能得到老師的殷切的指導。最后，深深感謝我最敬愛的父母，正是由于他們堅定的支持和鼓勵，才讓我能夠順利地完成學業。同時還感謝其他對我提供過幫助的老師和朋