柴油机气缸盖动态响应分析研究

论文摘要

二十世纪末期至今汽车产业飞速发展,汽车产业的高速发展所带来的能源和环境压力不言而喻,因此给汽车相关零配件的设计人员带来了巨大的机遇和挑战。发动机作为汽车动力装置,是汽车的核心部件,现代市场要求发动机具有小排量、大功率、轻量化和高转速等技术指标。柴油发动机气缸盖作为发动机最重要的零件之一,其设计优劣直接影响发动机的整体性能。本文基于某型柴油机发动机气缸盖进行动态响应分析,并探究适合发动机气缸盖的动态分析方法。在整个研究设计过程中,论文作者首先建立该型气缸盖、机体和垫圈等零部件的几何模型;运用现代有限元技术较成功地建立该气缸盖组合结构的有限元模型;考虑到结构有限元静力学分析方法相对成熟,并且计算结果具有一定的可靠性,因此选取动载荷中爆发工况的静力学计算结果作为一组对比结果;瞬态动力学分析部分是基于逐步积分法求解动态响应,其中载荷步为标定工况下加载周期取3个循环的示功图曲线,求解其动态响应结果;最后,通过结构静力学、瞬态分析所得结果确立动态响应分析方法,这种探究方法的运用可有效地缩短设计周期,减少反复试验和经验判断的误差,将虚拟样机设计方法完全运用工程产品的设计研发当中。通过本课题的研究,圆满地解决了该型柴油机气缸盖动态分析方法的选取问题,从而为其他型号气缸盖动态响应分析提出了可靠的理论依据和缩短了设计研发周期,进度得到保证。并为设计部门积累了宝贵的技术数据和实施现代化设计技术的经验,证实了在发动机设计开发中采用虚拟样机设计技术的可行性,为推广有限元分析技术在企业的应用和对今后产品开发工作具有重要的示范意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文的研究意义及目的
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容及研究重点
• 1.3.1 本文的基本构想与思路
• 1.3.2 本文的主要研究内容
• 1.3.3 拟解决的关键技术
• 第二章 有限元分析理论基础
• 2.1 有限元法的起源及发展历程
• 2.2 有限元理论的力学基础
• 2.2.1 有限元中变形体的描述及基本方程
• 2.2.2 弹性体的基本假设
• 2.3 结构瞬态动力学分析理论基础
• 2.3.1 动力学方程及分类
• 2.3.2 动力学分析方法优缺点的比较
• 2.3.3 直接积分Newmark算法
• 2.4 本章小结
• 第三章 气缸盖几何模型及有限元模型的建立
• 3.1 引言
• 3.2 气缸盖有限元模型的建立
• 3.2.1 气缸盖螺纹孔的简化
• 3.2.2 气缸盖倒圆角的简化
• 3.2.3 机体、垫圈和预紧螺栓的简化
• 3.3 边界条件建立
• 3.3.1 载荷边界条件
• 3.3.2 接触边界条件
• 3.3.3 约束边界条件
• 3.4 气缸盖组件考察点选取
• 3.4.1 气缸盖考察点选取
• 3.4.2 螺栓考察点选取
• 3.4.3 垫圈考察点选取
• 3.5 本章小结
• 第四章 气缸盖结构静力学分析
• 4.1 引言
• 4.2 有预紧力的结构静力学计算
• 4.2.1 气缸盖组件整体变形及应力云图
• 4.2.2 气缸盖的结果分析
• 4.2.3 螺栓的结果分析
• 4.2.4 垫圈的结果分析
• 4.2.5 气缸盖静态考察点结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 气缸盖瞬态动力学分析
• 5.1 引言
• 5.2 载荷步设置及其它设置
• 5.2.1 载荷步设置
• 5.2.2 其它设置
• 5.3 瞬态位移响应结果分析
• 5.3.1 气缸盖底面位移结果分析
• 5.3.2 气缸盖顶面位移结果分析
• 5.3.3 垫圈及螺栓位移结果分析
• 5.4 瞬态应力响应结果分析
• 5.4.1 气缸盖底面等效应力结果分析
• 5.4.2 气缸盖顶面等效应力结果分析
• 5.4.3 垫圈及螺栓等效应力结果分析
• 5.4.4 缸盖瞬态考察点结果
• 5.5 静态与瞬态对比分析结论
• 5.5.1 爆发工况和最小燃气压力工况位移结果比较
• 5.5.2 爆发工况和最小燃气压力工况等效应力结果比较
• 5.5.3 考察点各组工况结果对比分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
• 致谢