柴油機(jī)機(jī)體組結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性設(shè)計技術(shù)研究.pdf

1、中重型柴油機(jī)在工程機(jī)械、載重汽車中應(yīng)用廣泛，國內(nèi)柴油機(jī)設(shè)計主要集中在單一零部件的宏觀分析，而對機(jī)體組的組合體之間的協(xié)調(diào)性很少涉及。本文以4108型柴油機(jī)為研究對象，通過研究缸套-缸孔之間的配合間隙對缸套變形的影響，總結(jié)機(jī)體組各結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)性，為傳統(tǒng)的柴油機(jī)行業(yè)的設(shè)計工作提供經(jīng)驗(yàn)。
　　柴油機(jī)的絕大部分的零部件都是以機(jī)體作為支架，機(jī)體的受力狀態(tài)和具體結(jié)構(gòu)都非常復(fù)雜。在柴油機(jī)機(jī)體的設(shè)計和制造過程中，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理就會導(dǎo)致在機(jī)體組

2、裝配工作狀態(tài)時出現(xiàn)裂紋等損壞現(xiàn)象。機(jī)體在工作過程中必須滿足足夠的靜強(qiáng)度與抗變形能力，才能保證在柴油機(jī)工作過程中機(jī)體組的安全，以及機(jī)體組其他關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的正確配合關(guān)系。
　　缸套是柴油發(fā)動機(jī)非常重要的零件之一。缸套變形將直接對活塞環(huán)的密封產(chǎn)生直接影響，在工作過程中，由于缸套發(fā)生變形嚴(yán)重，會造成活塞與缸套間的間隙過大或過小，間隙如果過小會造成拉缸，過大則活塞對缸套造成的沖擊力加大，使得柴油機(jī)的工作過程惡化。因此，研究柴油機(jī)的缸套變形，對保

3、證氣缸的良好密封性和柴油機(jī)正常工作具有重要意義。
　　本文首先通過實(shí)驗(yàn)測量缸套輪廓變形，提取變形結(jié)果，結(jié)合仿真計算分析不同缸套-缸孔配合間隙對機(jī)體組結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性的影響，并通過動力學(xué)計算研究在發(fā)動機(jī)不同爆發(fā)壓力下缸套內(nèi)表面的振動情況。研究內(nèi)容有以下幾個方面:
　　1、制定缸套測量方案，通過輪廓測量儀測得缸套內(nèi)表面在不同截面的徑向變形量和圓度、4條特征線方向的軸向變形量。通過分析缸套變形數(shù)據(jù)，得到4108型柴油機(jī)四個缸套在上、中、

4、下三個截面的徑向變形差異較大。由于缸套測量儀夾持爪的影響，使得缸套下部的圓度較大。四個缸套的軸向變形從上往下均出現(xiàn)先變大后變小的趨勢。
　　2、建立機(jī)體組有限元模型，計算缸套在有夾持爪徑向支撐力下缸套的輪廓變形，通過與實(shí)驗(yàn)測得的變形數(shù)據(jù)對比，驗(yàn)證模型的正確性。通過設(shè)置不同缸套-缸孔配合間隙值，分析配合間隙對缸套變形的影響，得到不同配合間隙下，缸套有效變形的趨勢。
　　3、通過計算分析有夾持爪條件下且未安裝缸蓋時的缸套變形，并

5、與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比標(biāo)定，分析對比正常裝配下有無夾持爪條件下的缸套軸向變形，得到無夾持爪條件下的缸套軸向變形修正公式。
　　4、對機(jī)體組有限元模型進(jìn)行有限元計算，計算不同缸套-缸孔配合間隙下的組合體關(guān)鍵結(jié)構(gòu)無量綱剛度，利用響應(yīng)面法，以缸套扭曲度做為響應(yīng)面函數(shù)的系統(tǒng)輸出值，以缸內(nèi)爆壓、缸套上、中部徑向剛度作為函數(shù)的自變量，通過數(shù)據(jù)擬合得到缸套變形與機(jī)體組結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性規(guī)律。
　　5、搭建動力學(xué)模型，對機(jī)體組進(jìn)行減縮，通過非線性單元