1。3。2 国内对气缸盖的研究现状 11

1。4 本论文研究的具体内容和主要工作 12

第二章 气缸盖的机械强度和热强度校核的理论基础 13

2。1 有限元法的简要介绍 13

2。2 对气缸盖进行热分析的理论基础 14

2。2。1 气缸盖的热分析种类 14

2。2。2 稳态温度场的简要论述 16

2。2。3 气缸盖温度场的三类热边界条件 17

2。3 本章小结 18

第三章 气缸盖的实体模型和有限元模型的建立 19

3。1 4L88 柴油机介绍 19

3。2 建立 4L88 气缸盖的实体模型 21

3。3 建立 4L88 气缸盖的有限元模型 25

3。3。1 对气缸盖实体模型进行网格划分 25

3。4 本章小结 28

第四章柴油机气缸盖的有限元分析 29

4。1 热边界条件的确定 29

4。2 气缸盖的应力边界条件 31

4。2。1 位移边界条件 31

4。2。2 力边界条件 31

4。3 气缸盖温度场的计算以及应力计算 31

4。3。1 温度场的计算分析 31

4。3。2 热应力的计算分析 34

4。3。3  机械应力的计算分析 35

4。3。4  缸盖热-机耦合应力的计算分析 37

4。4 缸盖结构的改进 38

4。5 本章小结 38

第五章 全文总结及工作展望 39

5。1 全文总结 39

5。2 工作展望 39

致谢 40

第一章 绪论

1。1 概述

柴油机是以柴油或者劣质燃油为燃料、压缩发火的往复式内燃机。燃料在气缸内 燃烧后短时间内剧烈放热，使得气缸内的燃气的温度和压力在短时间内迅速上升，急 速膨胀的高温燃气推动活塞运动做功，从而产生动力。

经过一百多年的发展，柴油机的发展已经达到了一个很高的水平，柴油机的性 能也越来越完善，其热负荷也在迅速增加。但是，随着社会生产力日益发展，能源短 缺、环境污染严重等问题也逐渐凸显出来，这些问题的出现对柴油机提出了更为苛刻 的要求，只有降低油耗，降低污染物的排放量，并提高柴油机的强度和可靠性才能符 合时代的发展要求。

1。2   柴油机缸盖强度研究的目的和意义

气缸盖作为柴油机燃烧室最重要的组成部份之一，也是结构最为复杂，受到的热 应力和机械应力最高的零件之一,其工作状况相当恶劣。气缸盖通过螺栓压在气缸体 上，气缸盖底面与活塞顶共同组成的空间即为柴油机的燃烧室。柴油机工作时，气缸 盖底部受到高温气体爆发压力的作用，产生向外运动的趋势，在安装时又施加了较大 的螺栓预紧力。同时，气缸盖与高温气体的接触面与燃烧室中的高温高压气体直接接 触，气缸盖冷却面与冷却液直接接触，两侧的温差会使气缸盖受到热应力作用。此外， 气缸盖上装有很多部件，结构复杂，因此会有很多截面突变的地方。当缸盖处于正常 工况时，热应力或机械应力容易在这些截面突变的地方出现应力集中。气缸内的高温 不仅会使材料的强度降低，还会是材料内部产生很大热应力。随着生产发展，对零部 件的强度要求越来越高。作为发动机最重要的零件之一，气缸盖的的强度和寿命对柴 油机的正常运行有很大影响。在一般的柴油机中，燃烧室温度过高会使气缸盖出现裂 纹，气缸盖出现裂纹会导致燃烧室出现漏气，这会使柴油机出现燃烧过程恶化、功率论文网