LJ465Q-2A汽油发动机机体结构有限元分析与增压强化设计

论文摘要

LJ465Q-2A型汽油发动机结构分析与增压强化设计是本文作者参与的校企合作项目,分析与设计对象包括机体、缸盖、曲轴、活塞和连杆五个主要部件。作为课题组主要成员之一,在导师陈树勋教授的指导下,本文作者完成了机体的结构有限元分析及增压强化设计。本文是该项目的研究论文。本文首先通过大量艰辛工作,完成十分复杂的机体结构在ANSYS环境中较精细的实体造型和有限元分析建模。为考虑相邻部件对机体的影响,本分析模型还包括了以紧固螺栓、接触副与机体相连的相邻部件的简化模型。然后对模型进行在螺栓预紧力、增压前后2缸、3缸燃爆载荷峰值角分别为17度、28度和148度等共13工况下的结构有限元分析,得到了机体在各种工况下的变形与应力分布和危险部位的应力变化规律,并对增压前后机体应力分布与变化规律进行了比较和讨论,指出增压前后工作载荷引起的应力最多增加15%,工作载荷引起的应力远小于螺栓预紧力引起的应力,分析结果表明增压后机体结构的强度是满足要求的,为机体结构增压强化设计提供了依据。机体与相邻部件间通过紧固螺栓、接触面相连的处理是有限元分析的一个重要环节,直接决定求解精度。本文采用预紧力单元来模拟各连接螺栓的预紧力,同时在各零部件间的结合表面设置大量接触单元,通过接触非线性分析使相邻部件对机体的作用力比传统处理方法更加符合实际,从而获得更加准确的分析结果。本文最后总结了工作存在的一些问题,为机体的结构的分析与设计提供了重要参考依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 发动机结构强度研究概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外在发动机机体强度分析的研究情况
• 1.2.2 国内在发动机缸体强度分析方面的情况
• 1.3 发动机机体强度研究
• 1.3.1 机体强度研究的意义
• 1.3.2 有限元法在机体强度研究中的应用
• 1.4 本论文的研究内容
• 1.4.1 问题的提出
• 1.4.2 本文的工作
• 第二章 结构有限元分析与及ANSYS软件
• 2.1 有限单元法
• 2.1.1 有限元法概述
• 2.1.2 载荷移置
• 2.2 ANSYS软件
• 2.2.1 ANSYS软件介绍
• 2.2.2 ANSYS的基本程序结构
• 2.2.3 接触非线性分析问题
• 2.2.4 螺栓预紧力问题
• 第三章 机体组件结构的受力分析及载荷计算
• 3.1 机体组件结构概述
• 3.2 机体组件载荷计算
• 3.2.1 基本符号
• 3.2.2 机体组件中曲柄和活塞运动规律
• 3.2.3 机体组件中曲柄连杆机构上的作用力
• 3.3 螺栓预紧力的计算
• 3.4 载荷工况及各工况载荷值的确定
• 3.4.1 载荷峰值角的确定
• 3.4.2 增压前各工况结构载荷的计算
• 3.4.3 增压后各工况结构载荷的计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 机体结构有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 机体结构有限元模型
• 4.2.1 ANSYS中机体实体模型的建立
• 4.2.2 机体有限元模型的建立
• 4.2.3 约束边界条件的处理
• 4.2.4 载荷的施加
• 4.3 增压前后机体结构有限元分析
• 4.3.1 工况1—仅螺栓预紧力工况
• 4.3.2 工况2—增压前2缸17度燃爆工况
• 4.3.3 工况3—增压前3缸17度燃爆工况
• 4.3.4 工况4—增压前2缸28度燃爆工况
• 4.3.5 工况5—增压前3缸28度燃爆工况
• 4.3.6 工况6—增压前2缸148度燃爆工况
• 4.3.7 工况7—增压前3缸148度燃爆工况
• 4.3.8 工况8—增压后2缸17度燃爆工况
• 4.3.9 工况9—增压后3缸17度燃爆工况
• 4.3.10 工况10—增压后2缸28度燃爆工况
• 4.3.11 工况11—增压后3缸28度燃爆工况
• 4.3.12 工况12—增压后2缸148度燃爆工况
• 4.3.13 工况13—增压后3缸148度燃爆工况
• 4.4 增压后结构的强度校核
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录