基于有限元方法的單缸柴油機機體組件結(jié)構(gòu)改進設(shè)計.pdf

1、X170F風冷柴油機是江蘇某柴油機有限公司的主要產(chǎn)品之一。但是X170F柴油機設(shè)計過于落后、結(jié)構(gòu)相對陳舊、耗能較大,一些技術(shù)參數(shù)已不能滿足第二代單缸柴油機的要求,尤其在重量指標上嚴重超重。
　　 有限元法是目前較為有效的研究復(fù)雜結(jié)構(gòu)剛度和強度問題的一種數(shù)值分析方法。將它應(yīng)用到內(nèi)燃機的設(shè)計開發(fā)中能夠大大的提高零部件設(shè)計的可靠性,同時縮短設(shè)計的周期。
　　 本文主要進行單缸柴油機曲軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究。針對原單缸柴油機整機比質(zhì)

2、量過大的問題,將鑄鐵機體改成鋁合金材料。針對兩種材料的特性不同,尤其是后者的彈性模量較小,易變形,所以應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)強度的前提下,重點考核曲軸箱、氣缸套、主軸承座等主要零部件的剛度和主要孔系的變形,旨在降低危險部位的應(yīng)力和變形,滿足柴油機的性能要求。
　　 本文以X170F型柴油機機體組件為研究對象,對其強度和變形進行了有限元分析。運用三維建模軟件Pro/E建立了X170F柴油機機體組件的三維模型。利用Hypermesh對機體組件

3、三維模型進行網(wǎng)格劃分,設(shè)置了位移邊界條件和力邊界條件;分析了減少原機整機比質(zhì)量、設(shè)計了輕量化后的結(jié)構(gòu)改進路線。進行了六套方案的發(fā)動機機體組件變形研究,提出了氣缸套內(nèi)孔變形評價指標,論證了最終改進方案的可行性。進行兩種工況下機體組件的應(yīng)力研究,對改進設(shè)計前后的曲軸箱應(yīng)力、氣缸套應(yīng)力等進行了對比分析,柴油機輕量化后的曲軸箱應(yīng)力分布基本一致,能滿足設(shè)計目標要求。
　　 原鑄鐵曲軸箱整機質(zhì)量為47.0kg,改進后的鋁合金曲軸箱整機質(zhì)量為