【正文】 深入地進(jìn)行下去。 methanol and DME –efficient technologies for industrial scale production[J],Catalysis Today ,2011,（01）：242250；[9] 袁兆成，方華，蘇巖等．內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008；[10] [M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1995；[11] [J].科學(xué)論壇，2011（13）：47；[12] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社：2009；[13] [M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社；[14] 劉若南，紀(jì)云本，[J].汽車技術(shù)，1992（03）：7～9；[15] Mehmet Koray Loading and Surface Temperature Analysis of the Piston of a Small HSDI Diesel Engine[D],Michigan Technological University,2005；[16] [D].，2007；[17] [D].,2006；[18] [D].，2007；[19] [D].,2011；[20] [J].內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置，2009（03）:23～27； 。致 謝 本文是在導(dǎo)師閆妍的悉心指導(dǎo)下完成的。所有的工作都完成了就等著畢業(yè)答辯了?？偨Y(jié)和體會(huì)在用Ansys軟件對(duì)活塞熱力耦合過程中，我遇到了不少問題，有些是超出自己的能力范圍的，每當(dāng)無法實(shí)現(xiàn)自己的想法或是運(yùn)行出現(xiàn)問題時(shí)，情緒就會(huì)浮躁，在同學(xué)和老師的幫助下，經(jīng)過努力，終于完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)?；钊^部的變形比活塞僅受熱負(fù)荷時(shí)小。（2） 表61列舉了活塞材料ZL109隨溫度變化的強(qiáng)度，參考表61我們分析在溫度載荷作用下，活塞膨脹產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱變形，熱應(yīng)力的最大值()，出現(xiàn)在有環(huán)槽的下部，遠(yuǎn)小于活塞材料的屈服強(qiáng)度；由于溫度梯度較大，活塞內(nèi)腔頂部中央，油環(huán)槽下沿?zé)釕?yīng)力都比較高。 圖58 活塞熱力耦合云圖 圖59 活塞內(nèi)腔熱力耦合云圖 圖510 活塞熱力耦合位移云圖 圖511 活塞熱力耦合內(nèi)腔耦合位移云圖 圖512 活塞熱力耦合外形變化 本章小結(jié)本章分析了活塞的熱應(yīng)力和熱變形，分析了對(duì)活塞應(yīng)力和變形有主要影響的機(jī)械負(fù)荷，確定了機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷綜合分析的邊界條件，進(jìn)行了有限元分析，得到以下結(jié)論：活塞僅受熱負(fù)荷時(shí)，熱應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在油環(huán)槽的下部外側(cè)，和活塞內(nèi)腔頂面，其值為：?；钊麅?nèi)腔頂部中心綜合應(yīng)力相對(duì)較小，因?yàn)橹皇艿綗釕?yīng)力的作用，受到機(jī)械載荷的影響較小。其中高溫燃?xì)鈮毫g，裙部法向壓力Fn，活塞往復(fù)慣性力Fj和連桿通過活塞銷對(duì)活塞銷座的支反力Fb，如圖56所示：圖56 活塞受力分析 活塞頂氣體壓力 由示功圖21知，曲軸轉(zhuǎn)角80時(shí)，缸內(nèi)爆發(fā)最大壓力PC = ，此時(shí)活塞頂受到的氣體總壓力為： (51)式中：Pc為最高燃?xì)獾慕^對(duì)壓力。第一環(huán)槽的溫度：，超出了潤(rùn)滑油的結(jié)膠溫度，長(zhǎng)期在此負(fù)荷下工作的話，會(huì)在此處引起潤(rùn)滑油結(jié)膠，結(jié)碳等問題。從第一道活塞環(huán)槽到活塞裙部溫度逐漸降低，第二道活塞環(huán)平均溫度為：，第三道環(huán)的溫度：519K左右，油環(huán)溫度由于受到噴油冷卻的影響其溫度在：，活塞裙部的溫度較低為：。 圖41活塞整體和半剖模型 圖42導(dǎo)入ANSYS后劃分網(wǎng)格 活塞溫度場(chǎng)邊界條件 活塞的溫度邊界條件根據(jù)已有的研究成果和相似機(jī)型2120柴油機(jī)的邊界條件[14~16]，估算得出2100T活塞在缸內(nèi)溫度最高時(shí)的邊界條件如表41:表41 活塞邊界條件邊界對(duì)應(yīng)區(qū)域?qū)α鲹Q熱系數(shù)()環(huán)境溫度（K）燃燒室喉口435940側(cè)面420底部420頂部420936火力岸260480第一環(huán)上沿600470內(nèi)沿500下沿1500第一環(huán)和第二環(huán)之間環(huán)岸500465第二環(huán)上沿650460內(nèi)沿500下沿650第二環(huán)和第三環(huán)之間的環(huán)岸500440第三環(huán)上沿750435內(nèi)沿500下沿750第三環(huán)和第四環(huán)之間的環(huán)岸500430第四環(huán)上沿750420內(nèi)沿600下沿750活塞內(nèi)腔頂部800360裙部300363 活塞溫度場(chǎng)有限元分析 在前面的有限元模型基礎(chǔ)上，在ANSYS中輸入活塞材料特性，加載表41中的邊界條件，進(jìn)行活塞的溫度場(chǎng)計(jì)算，經(jīng)多次修正，在后處理器中得到了如下結(jié)果。內(nèi)燃機(jī)的活塞，只從機(jī)械強(qiáng)度方面來衡量往往是不夠的，還必須考慮適當(dāng)?shù)臒釕?yīng)力狀態(tài)。圖32 梯形環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖為了進(jìn)一步減少和消除有害的泵油作用，第二環(huán)采用正扭曲矩形環(huán)，第三環(huán)采用反扭曲矩形環(huán)。油環(huán)的主要作用是：使氣缸壁面的潤(rùn)滑油分布均勻，并避免多余的潤(rùn)滑油竄入燃燒室，造成積炭和增大潤(rùn)滑油的消耗量。一方面為了保證油環(huán)工作狀況良好，則環(huán)在槽中的軸向間隙很小，另一方面間隙小會(huì)由于銷座的變形而使油環(huán)卡住而失效。環(huán)帶的高度h2取決于氣環(huán)和油環(huán)的數(shù)目以及各環(huán)槽和環(huán)岸的高度。 活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 活塞頭部設(shè)計(jì)圖31活塞結(jié)構(gòu)尺寸H總高度 H1壓縮高度 h3上裙高度 h4孔銷高度 H2裙長(zhǎng)h1火力岸高度 h2環(huán)帶高度 c1環(huán)岸高度 b1氣環(huán)環(huán)槽高度 b2油環(huán)環(huán)槽高度如圖31可看出活塞頭部包括頂部和環(huán)帶部?jī)刹糠帧５撬牟牧厦芏却?，在相同結(jié)構(gòu)尺寸下，質(zhì)量大，不適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。并將活塞模型圖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的工程圖并結(jié)合CAD軟件，完成其圖樣的繪制，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)一步精確設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)。(4)二甲醚的沸點(diǎn)溫度(24℃)低，噴入氣缸后的霧化速度比柴油快的多，燃燒品質(zhì)也好的多。二甲醚(DME)具有燃料的主要性質(zhì)， kJ／m3，且其自身含氧，能夠充分燃燒，不析碳、無殘液，是最簡(jiǎn)單的醚類化合物，常溫下為氣態(tài)中壓下為液態(tài)。表11 歐洲重型車用柴油機(jī)排放限值排放標(biāo)準(zhǔn)歐洲1歐洲2歐洲31)歐洲3測(cè)試循環(huán)ECE R49ECE R49ESCETC生效日期1992年1996年2000年2000年COHCNMHCCH4NOxPT))))1）；2）適用于額定功率不大于85kW的柴油機(jī)；3），額定轉(zhuǎn)速大于3000r/min的柴油機(jī)。美國(guó)自從本世紀(jì)40年代加州的洛杉磯光化學(xué)煙霧事件以后，首先認(rèn)識(shí)到汽車內(nèi)燃機(jī)是城市空氣污染的主要來源。政府部門及其內(nèi)燃機(jī)相關(guān)行業(yè)正在大力對(duì)這一有著重大意義的課題開展研究。所以我們可看出柴油機(jī)改用二甲醚為燃料越來越受人們所關(guān)注。20世紀(jì)50年代以后，全世界經(jīng)歷了三次重大的石油危機(jī)，由于石油危機(jī)的爆發(fā)，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)造成巨大影響，國(guó)際輿論開始關(guān)注起世界能源危機(jī)問題。關(guān)鍵詞:二甲醚 活塞 熱力耦合 有限元The design of 2100T DME engine piston AbstractThis paper analyzed the use of DME engine status and benefits of alternative fuels , DME engine piston designed under the DME fuel special physical and chemical properties, and piston thermal and mechanical loads are coupled analysis by using ANSYS finite element software . Providing a scientific basis of 2100T DME engine piston durability and reliability. The results showed that the piston’s temperature distribution is uniform , the maximum temperature reached nearly 100K, which led inside the piston has a great thermal stress . Analysis