基于ANSYS的JL466Q1型汽油发动机密封性能关键技术研究

发布时间：2017-03-20 15:08

  本文关键词：基于ANSYS的JL466Q1型汽油发动机密封性能关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现在汽车发动机设计中，为了降低成本，降低资源消耗，已向轻量化、精密化方向发展。设计时经常采用轻、薄的复合型结构材料，而这些材料往往刚性不足，平面度难以控制，形状变异性大，螺栓分布不均且少又小，因而造成密封面的压紧力和面压不均匀的现象经常发生，但发动机密封性能是其重要性能指标，它直接影响其效率和寿命。目前国内生产企业中，气缸垫的表面和其密封性检测方法比较常用的是运用压力感应纸和软金属材料，按照生产企业制定的有关压紧力试验标准进行。这种方法虽然经济实惠但是它不能模拟发动机正常工作的环境，不能检测到发动机在受到各个场作用时的变形受力，因而影响发动机的密封性能。 气缸垫密封性检测运用CAE技术将会成为以后行业发展的重要手段之一。本文运用现代数字化建模技术和现代数字分析技术，将工程领域里广泛应用的有限元分析方法与CAD技术相集成，对气缸垫在汽油机工作时承受螺栓预紧力以及燃气的高温高压作用进行分析，得出气缸垫的温度场、应力场和变形情况，将结果进行分析比较再修改，实现产品的设计—评价—再设计的过程。 本文首先综述了汽油发动机气缸垫的发展现状和趋势，对CAE技术在发动机设计中的应用做了介绍，主要分析了模态分析、热-结构耦合分析及静态结构分析方法在发动机分析中的应用。根据实体测绘和调研，采用SolidWorks软件对发动机及缸垫进行实体建模，通过建模软件和分析软件之间的接口技术将模型导入大型分析软件ANSYSWorkbench中，对发动机装配体整体进行分析。通过对发动机整体进行模态分析得到装配体的频率和振型，可以有效的防止其发生共振并为以后的动力学分析提供基础；对其工作环境边界条件模拟进行热-结构耦合分析得到符合实际的发动机气缸垫的温度场，并将其作为温度载荷，考虑螺栓预紧力和燃气爆发力的作用得到最后气缸垫的应力分布及变形；对螺栓预紧力进行调整，通过云图变化我们可以有效的调整缸垫凸纹的受力，使气缸垫受力尽量达到均匀，密封效果达到最佳，甚至可以优化更改原来气缸垫的不合理的部分，，使其形状达到最优。 本课题落实在锦州光合密封企业有限责任公司，将上述分析结果进行实际对比试验，将变形比较大的地方进行优化，修改螺栓预紧力，对缸垫之间的接触力进行检测得到其符合实际工作条件，为以后的汽油机的结构优化设计提供了理论指导。
【关键词】：汽油发动机 模态分析 耦合分析 螺栓预紧力 ANSYS
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK411
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题的来源、研究背景和目的9
• 1.2 发动机气缸垫简介9-10
• 1.3 发动机气缸垫的国内外的发展状况10-11
• 1.4 课题研究创新11-12
• 1.4.1 发动机气缸垫检测方法创新11-12
• 1.4.2 发动机气缸垫结构改进12
• 1.5 课题研究方法12-13
• 1.6 课题研究意义13-15
• 2 发动机系统模型的建立及其接触对的设置15-25
• 2.1 应用软件的介绍15-19
• 2.1.1 SolidWorks 三维软件简介15-16
• 2.1.2 ANSYS Workbench 软件简介16-19
• 2.2 CAD 模型的建立19-21
• 2.3 模型网格的划分21-22
• 2.4 接触理论的研究和方法22-25
• 2.4.1 接触问题的方法22-23
• 2.4.2 Workbench 接触问题分类23-25
• 3 发动机有预应力条件的模态分析25-36
• 3.1 自由模态和预应力模态分析简介25-27
• 3.2 预应力模态分析求解27-35
• 3.2.1 预应力条件下模态分析的基本步骤27
• 3.2.2 模态分析中的几何体27-29
• 3.2.3 建立静态应力分析项及网格的划分29-30
• 3.2.4 定义载荷和边界条件30-31
• 3.2.5 求解及分析结果31-33
• 3.2.6 预应力模态分析求解33-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 发动机模型的热-应力耦合分析36-51
• 4.1 热-结构耦合分析在发动机中的应用36
• 4.2 热数值分析理论基础36-39
• 4.2.1 热传递分析理论36-39
• 4.2.2 热应力分析理论39
• 4.3 ANSYS 稳态和瞬态热分析39-45
• 4.3.0 稳态和瞬态热分析简介39-40
• 4.3.1 稳态热分析中的模型和网格划分40-41
• 4.3.2 定义载荷和边界条件41-42
• 4.3.3 求解结果设置42-43
• 4.3.4 瞬态热分析43
• 4.3.5 瞬态热分析边界条件设置43-44
• 4.3.6 求解结果设置44-45
• 4.4 瞬态力的分析45-50
• 4.4.1 瞬态力的基本设置45-46
• 4.4.2 定义瞬态力载荷和边界条件46-49
• 4.4.3 求解及分析结果49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5 发动机装配体螺栓预紧力的调整51-66
• 5.1 发动机静态结构分析理论51-53
• 5.2 发动机螺栓预紧力调整53-65
• 5.2.1 发动机预紧力的调整53-54
• 5.2.2 发动机预紧力调整软件的设置54-59
• 5.2.3 发动机预紧力的确定59-65
• 5.3 本章小结65-66
• 6 结论66-67
• 参考文献67-69
• 攻读硕士期间发表学术论文情况69-70
• 致谢70

【参考文献】

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本文编号：257983