4。1。3 活塞裙部受到的侧推力 24

4。1。4 活塞销座的支反力 24

4。2 活塞机械载荷的约束处理 25

4。2。1 活塞顶部气体力的约束处理 25

4。2。2 活塞测推力的约束处理 25

4。2。3 活塞惯性力的约束处理 25

4。2。4 活塞销与销座的载荷约束处理 26

4。3 活塞机械应力的分析求解 26

4。4 活塞在机械载荷下的形变分析 27

4。5 活塞的热机耦合求解 28

4。5。1 活塞耦合场的应力求解 28

4。5。2 活塞耦合场的应变 29

4。6 本章小结 30

第五章 结论与展望 31

5。1 结论 31

5。2 展望 31

致 谢 33

参考文献 34

第一章 绪论

1。1 课题研究的背景及意义

随着我国汽车行业的飞速发展 内燃机的使用也得到提高和发展，因此人们对于 内燃机的强度要求不断提高，既要有较高的转速，也要能够承受较高的平均有效压力， 因此内燃机的热负荷以及机械复合都增加啦，所以对内燃机传热与热负荷的研究也加 大了力度[1]。零件所受的热载荷是进一步提高内燃机性能主要障碍之一，所以，要求 我们在设计内燃机时，考虑热载荷的影响因素并对热负荷定量计算基于此采取一些减 小热负荷影响的措施，这是一个需要高度重视的问题[2]。发动机功率的不断提高，必 然会导致内燃机缸内燃气的爆发压力和温度的显著增加，爆发压力的增加，使得活塞 组、缸体以及缸盖所承受的机械载荷相应的提高，与此同时就会出现敲缸现象、增大 燃烧时的噪音；燃气温度的升高，将促使燃烧室中受热零部件热负荷的增加，受热零 部件的材料强度和硬度也会因此而骤然下降，更为严重的将导致烧蚀或熔化现象的出 现，这极大的影响了内燃机运行的可靠性和持久性[3]。文献综述

目前，内燃机的燃烧最高爆发压力都普遍很高。 本课题所研究的 4L88 型四缸柴 油机的最高燃烧爆发压力可大 12MPa。在这种高转速、高气体压力、过高的往复惯 性力以及活塞倾斜时侧压力的周期性冲击的共同作用下，会使得活塞各个部位都会受 到交变载荷的影响，以至于会导致活塞产生较大的变形，例如活塞环槽会受到弯曲和 剪切应力的共同作用而导致环岸的开裂甚至断裂，活塞销座部位受到拉应力的作用而 导致活塞销座内侧开裂，较大往复惯性力也会致使内燃机产生震荡，机器零部件加快 磨损以及轴承所受载荷增大，倾斜的周期性交变侧压力也会引起缸套的振动严重的直 接会引起缸套表面出现酌蚀。同时也会伴随这噪音的出现[4][5]。同时，活塞作为内燃 机燃烧室的关键组成零件之一，当在活塞气缸内做功时，活塞的顶面会与高温燃气直 接接触，承受着瞬时交变的燃气的作用，其中高温燃气的温度可达 2000-2500℃。致 使活塞的顶面的温度想当高，过高的温度会导致活塞的使用材料的强度明显下降，同 时由于热膨胀而影响活塞与其他零部件之间的安装配合。燃气的平均温度大概在 600-1100℃左右。因此活塞的温度普遍很高 但是远离活塞顶面的其他部位温度相差 很大，导致活塞整体各个部位冷热不均，形成一定的温度梯度，也就导致活塞具有较 大的热应力，从而更容易导致活塞顶面的开裂和变形。更为严重的会导致活塞失效，论文网