發(fā)動機氣門疲勞壽命預(yù)測模型及其計算方法研究.pdf

1、氣門是發(fā)動機配氣機構(gòu)的重要組成零件，確保了發(fā)動機能夠獲得良好的經(jīng)濟性能、動力性能、可靠性及耐久性。隨著發(fā)動機結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化，發(fā)動機整體尺寸縮小，而其功率加大，從而使得發(fā)動機氣門的工作環(huán)境更加惡化，導(dǎo)致發(fā)動機氣門特別是排氣門的失效成為日益顯著的問題。
　　 本文在闡述現(xiàn)階段關(guān)于發(fā)動機氣門失效的研究方法及研究成果的基礎(chǔ)上，分析了發(fā)動機排氣門失效形式，并以此重點討論了發(fā)動機排氣門第二熱點位置的失效原因：由于排氣門長期處于高溫廢氣沖蝕

2、的特殊工作環(huán)境中，使得排氣門材料的組織結(jié)構(gòu)改變，抗疲勞能力下降，導(dǎo)致排氣門過早疲勞失效。而在發(fā)動機工作過程中，由于種種原因，還可能導(dǎo)致排氣門處于非正常工作狀態(tài)，在發(fā)動機排氣門處于偏置或偏擺工作狀態(tài)下時，排氣門的受力情況變得更加復(fù)雜，這樣使得處于頻繁開閉工作狀態(tài)下的排氣門更容易發(fā)生疲勞斷裂。
　　 本文基于ANSYS建立了發(fā)動機氣門、氣門座與氣門導(dǎo)管組件接觸模型，并以此分析了排氣門不同工況下的應(yīng)力形態(tài)，通過相關(guān)疲勞估算理論，對排氣

3、門零件的S-N關(guān)系曲線進行了相關(guān)估計，并根據(jù)與發(fā)動機氣缸內(nèi)壓力相對應(yīng)的排氣門第二熱點處應(yīng)力譜估算出排氣門的累積疲勞損傷率。同時本文還應(yīng)用疲勞分析軟件nCode DesignLife對發(fā)動機排氣門進行了疲勞仿真分析，從分析結(jié)果云圖中可以更加直觀的研究發(fā)動機排氣門的壽命情況。最終研究表明：排氣門第二熱點處存在高彎曲應(yīng)力，其峰值分別發(fā)生在燃燒沖擊及落座瞬間；在異常工況下燃燒沖擊時對疲勞損傷率的貢獻遠高于氣門落座沖擊力。研究還表明：排氣門正常工