620单缸机结构设计、性能分析以及主要运动件有限元计算

论文摘要

TBD620系列柴油机系DEUTZ公司设计,是TBD604B柴油机的改进机型。为了进一步提高TBD620系列柴油机的功率,提高可靠性,降低成本以及更加便于维修与保养,就需要进行大量的改进。在改进与优化的过程中,为了更好确定参数变化对柴油机性能的影响,同时降低试验成本,需要设计TBD620单缸柴油机,在单缸试验柴油机上进行参数优化,最终完善机型的改进。本论文主要进行TBD620单缸柴油机的总体设计研究。TBD620单缸机主要是在TBD620V16的基础上设计,尽量保证零部件与原来的一致性。本论文针对冷却系统、润滑系统、配气机构、燃油系统及机体、曲轴、活塞、连杆、气缸盖等主要零部件进行了详尽的设计研究,最后对平衡系统进行设计,旨在满足柴油机性能要求。同时,利用AVL-B00ST软件对TBD620单缸柴油机进行工作过程计算,分析其性能。同时分析压比,喷油提前角以及配气正时对性能的影响,在原机的基础上提出对这几个参数的改进建议,最后计算整机在部分工况下的性能。利用ANSYS软件对连杆进行强度计算,主要从疲劳强度方面进行考虑,并对变形量进行核算,同时用传统算法验证软件仿真计算的正确性,并进行安全系数校核。利用ANSYS软件进行曲轴强度计算,分析其安全系数。应用PRO/E进行建模,利用ANSYS软件进行活塞热分析计算。通过有限元分析,获得了该柴油机活塞温度场、热流密度分布情况,为该系列柴油机活塞的改进提供了一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 单缸试验柴油机的研究概论
• 1.2 620单缸柴油机设计的意义
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第2章 620单缸机总体结构及平衡装置设计
• 2.1 TBD620单缸柴油机总体结构设计
• 2.1.1 冷却系统
• 2.1.2 润滑系统
• 2.1.3 齿轮传动系统
• 2.1.4 燃油系统
• 2.1.5 配气机构
• 2.2 主要零部件结构设计
• 2.2.1 曲轴
• 2.2.2 连杆
• 2.2.3 活塞
• 2.2.4 气缸套
• 2.2.5 机体
• 2.2.6 气缸盖
• 2.3 平衡装置设计
• 2.3.1 平衡分析
• j的平衡设计'>2.3.2 往复惯性力P_j的平衡设计
• r的平衡设计'>2.3.3 离心惯性力P_r的平衡设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 620单缸机工作过程计算
• 3.1 AVL BOOST软件理论研究
• 3.1.1 AVL BOOST缸内热力过程计算的基本假设
• 3.1.2 燃烧放热规律
• 3.2 620单缸机工作模型的建立
• 3.2.1 主要设计参数
• 3.2.2 工作过程模型
• 3.2.3 模型参数估算
• 3.2.4 模型参数设置
• 3.3 模型验证
• 3.4 工作过程计算结果
• 3.5 TBD620单缸柴油机性能优化
• 3.5.1 压缩比
• 3.5.2 喷油提前角
• 3.5.3 配气正时
• 3.6 变工况计算
• 3.7 本章小结
• 第4章 620单缸机零部件有限元分析
• 4.1 TBD620单缸机连杆强度计算
• 4.1.1 ANSYS软件理论研究
• 4.1.2 单元选择及网格划分
• 4.1.3 连杆的受力分析及最大应力计算
• 4.1.4 连杆ANSYS计算模型的建立
• 4.1.5 位移边界条件和载荷处理
• 4.1.6 计算结果及分析
• 4.1.7 模型验证及安全系数分析
• 4.1.8 安全系数及变形分析
• 4.1.9 总结
• 4.2 TBD620单缸机曲轴强度计算
• 4.2.1 模型的建立
• 4.2.2 有限元网格的划分
• 4.2.3 载荷施加
• 4.2.4 约束条件
• 4.2.5 计算结果
• 4.2.6 模型验证
• 4.2.7 曲轴疲劳强度及安全系数计算
• 4.2.8 总结
• 4.3 活塞温度场的有限元分析
• 4.3.1 内燃机的高温工况
• 4.3.2 活塞形状、材料特性和三维有限元模型的建立
• 4.3.3 活塞热分析边界条件的确定
• 4.3.4 三维温度场计算分析
• 4.3.5 总结
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录