【正文】 一致，定義螺栓的預(yù)緊力為最大燃?xì)鈮毫Φ模玻当蹲笥遥碏bolt＝２．５ＰπＤ２／４ｎ式中 P 為最大燃?xì)鈮毫Γ?7MPa ； D為缸徑，85 mm；ｎ為螺栓個(gè)數(shù)，12個(gè)。確定螺栓預(yù)緊力為277 kN?！÷菟A(yù)緊工況施加氣缸蓋螺栓、水泵螺栓和飛輪殼螺栓等預(yù)緊力,按照設(shè)計(jì)手冊(cè)中螺栓預(yù)緊力計(jì)算公式可得各種螺栓的預(yù)緊力,如表2所示。　工作工況在螺栓預(yù)緊工況的基礎(chǔ)上,施加工作缸的爆發(fā)壓力、主軸承座支反力和機(jī)體、缸套和氣缸墊的溫度場(chǎng)。爆發(fā)壓力直接作用在氣缸蓋上,其大小為14. 9 MPa,溫度場(chǎng)計(jì)算借用同類機(jī)型的實(shí)測(cè)值,缸墊的缸口部位溫度為527 ℃,在ANSYS中計(jì)算得到缸墊的溫度場(chǎng)?！C(jī)體組件上的螺栓預(yù)緊力項(xiàng)　目 氣缸蓋螺栓 飛輪殼螺栓水泵殼螺栓主軸承蓋螺栓擰緊力矩/(N?m )預(yù)緊力 F。/N 200277140194 34346190 263 在螺栓預(yù)緊工況下有限元計(jì)算結(jié)果分析為了和試驗(yàn)作對(duì)比,調(diào)整計(jì)算結(jié)果顯示的壓力范圍與試驗(yàn)壓應(yīng)力一致,計(jì)算、。、壓力云圖和面壓試驗(yàn)結(jié)果基本一致。 　485柴油機(jī)鋼質(zhì)缸墊計(jì)算結(jié)果高壓解析　485柴油機(jī)鋼質(zhì)缸墊計(jì)算結(jié)果低壓解析在預(yù)緊工況下,各缸壓應(yīng)力分布基本相同, 1 , 4缸由于有水泵螺栓和飛輪殼螺栓的影響,和2, 3缸稍有不同。在預(yù)緊工況下,對(duì)缸內(nèi)氣體、水孔和潤(rùn)滑油孔的密封情況分析如下文所述。 缸口部位的密封分析,缸口部位密封圈上能夠形成連續(xù)的密封環(huán)帶,并且連續(xù)密封環(huán)上最大壓應(yīng)力超過150 MPa,最小壓應(yīng)力為80 MPa,最小壓應(yīng)力出現(xiàn)在兩缸之間和靠近推桿孔側(cè),完全滿足對(duì)缸內(nèi)氣體密封的要求。兩缸之間壓力比較薄弱的原因主要是由于第2, 3, 4對(duì)缸蓋螺栓的預(yù)緊力由2個(gè)缸分擔(dān),但是第1, 5對(duì)缸蓋螺栓的預(yù)緊力僅分別作用于第1, 4缸,使得在相同擰緊力矩下2 , 3 , 4缸套和缸墊接觸壓力減小。推桿孔側(cè)壓力比較薄弱,究其原因,一方面,缸口周圍的剛度對(duì)其接觸壓力影響很大,從機(jī)體的結(jié)構(gòu)上看,推桿孔側(cè)剛度相對(duì)較弱,導(dǎo)致缸口密封壓力減小。另一方面,推桿孔側(cè)缸墊和機(jī)體接觸面積比另一側(cè)大,也導(dǎo)致缸口部位推桿側(cè)接觸比壓下降。還有,推桿孔上有橡膠包邊,在氣缸螺栓預(yù)緊力的作用下被壓實(shí),有一定厚度,抵消了一部分螺栓預(yù)緊力,減弱了推桿側(cè)缸墊上壓應(yīng)力。 潤(rùn)滑油孔的密封分析在油孔附近壓力比較大, 能達(dá)到50 MPa以上() ,但此處沒有必要有這么大的壓力,由于螺栓位于油孔和氣缸之間,氣缸套高出機(jī)體頂平面0. 11 mm ,所以在螺栓預(yù)緊力的作用下,形成了以氣缸套邊緣為支點(diǎn),以氣缸蓋為力臂的杠桿,造成油孔處壓力比較大。 冷卻水的密封分析　和非金屬材料的密封墊片不同,鋼質(zhì)缸墊剛度大、變形小,對(duì)接觸面的平面度要求相對(duì)較高。有限元計(jì)算結(jié)果顯示,在水孔附近沒有形成有效的密封環(huán)帶,而是在缸墊上、下面的臺(tái)階部分和機(jī)體、氣缸蓋接觸后形成壓力環(huán)帶( )形成對(duì)冷卻水的密封,從云圖上可以看到,臺(tái)階上大于0. 13 MPa的密封帶連續(xù),可以對(duì)冷卻水很好密封。但是臺(tái)階密封壓力線在推桿孔側(cè)比進(jìn)氣側(cè)弱,這是由于推桿孔有橡膠包邊,從而抵消了部分臺(tái)階與機(jī)體、氣缸蓋的接觸壓力,所以預(yù)計(jì)在工作狀態(tài)下這個(gè)部位有滲水的可能性。圖 　油孔周圍壓力 　缸口部位壓力最小處 　對(duì)冷卻水密封的臺(tái)階機(jī)體側(cè) 　對(duì)冷卻水密封的臺(tái)階氣缸蓋側(cè) 工作工況的485柴油機(jī)氣缸墊受力分析從工作工況計(jì)算結(jié)果可以看出,爆發(fā)缸缸口部位最小密封壓力達(dá)到18 MPa,在兩缸之間和推桿孔一側(cè),能夠?qū)Ω變?nèi)氣體有效地密封() 。油孔附近密封壓力過大,達(dá)到50 MPa以上。缸墊臺(tái)階的密封壓力帶在爆發(fā)缸推桿孔側(cè)有間斷點(diǎn)( ) ,所以該缸墊在工作工況下有滲水的可能性,可以針對(duì)性的在推桿孔附近水孔部位涂硅橡膠,達(dá)到對(duì)冷卻水密封的要求。　工作工況下缸口部位的應(yīng)力分布　 氣缸墊工作工況計(jì)算結(jié)果 結(jié)論（1) 應(yīng)用在 485柴油機(jī)上的鋼質(zhì)氣缸墊, 其密封效果和本身結(jié)構(gòu)及材料有很大關(guān)系,機(jī)體結(jié)構(gòu)對(duì)其影響也很大。本鋼質(zhì)氣缸墊能夠很好的對(duì)燃?xì)鈮毫蜐?rùn)滑油密封,對(duì)冷卻水的密封決定鋼質(zhì)氣缸墊能否應(yīng)用在強(qiáng)化柴油機(jī)上的關(guān)鍵。（2）氣缸墊等效應(yīng)力結(jié)果偏大，會(huì)引起凸緣銜接處的應(yīng)力集中，也不利于墊片材料的回彈，其大小可以通過螺栓預(yù)緊力控制。（3) 利用有限元技術(shù),創(chuàng)建精確的485柴油機(jī)氣缸墊有限元模型,可以很好地模擬計(jì)算鋼質(zhì)氣缸墊的密封性能,且計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果比較吻合。（4)485柴油機(jī)氣缸墊在工作過程中有輕微地隨機(jī)滲水現(xiàn)象,計(jì)算結(jié)果很好的證實(shí)了這一點(diǎn),并且在計(jì)算模型上可以判斷出滲水部位,從而有針對(duì)性的改進(jìn)缸墊結(jié)構(gòu)。5 總結(jié)和展望一、本文所做工作總結(jié)基于 ANSYS 的 485 柴油機(jī)氣缸墊有限元分析使我在氣缸墊密封原理以及有限元軟件分析上受到了很好的訓(xùn)練。對(duì)于所學(xué)知識(shí)，有了一次綜合運(yùn)用的機(jī)會(huì)。學(xué)習(xí) ANSYS 的時(shí)間較短，加之英文操作界面，使得在 ANSYS 的運(yùn)用上遇到不少困難。首先對(duì)課題進(jìn)行研究，認(rèn)識(shí)到這屬于接觸應(yīng)力力學(xué)分析。在對(duì)問題認(rèn)識(shí)清楚后，采用了墊片單元 INTER195 建立了氣缸墊模型，施加約束后對(duì)其進(jìn)行了密封性分析。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我熟悉了 ANSYS 操作步驟，從定義單元類型到建模到結(jié)果分析，有了明確的思路和整體的認(rèn)識(shí)。了解了一般問題進(jìn)行 ANSYS 求解的步驟方法。而且，我還認(rèn)識(shí)到不同的工程問題，ANSYS 在定義時(shí)是根據(jù)實(shí)際情況定義的，沒有固定的方式、方法。二、工作展望本次畢設(shè)是一個(gè)工程問題的實(shí)際應(yīng)用型課題，在我國(guó)，機(jī)械產(chǎn)業(yè)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，并且與之相關(guān)的檢測(cè)、質(zhì)保、維護(hù)產(chǎn)業(yè)也沒有很好的發(fā)展。近年來，國(guó)家對(duì)于機(jī)械制造業(yè)有了大力的發(fā)展和推動(dòng)，同時(shí)對(duì)于其相關(guān)產(chǎn)業(yè)也有大幅度的推進(jìn)。ANSYS 是大型的通用有限元軟件，其功能強(qiáng)大，可靠性好，具有強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)分析能力和優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，因而被國(guó)內(nèi)外大多數(shù)機(jī)械行業(yè)所采用。ANSYS作為工程問題解決的重要手段之一，也被得到重視、推廣。ANSYS可以模擬結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、電磁學(xué)、聲學(xué)等領(lǐng)域的各種復(fù)雜物理現(xiàn)象。因此，ANSYS 軟件在我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、航空航天、交通、化工和能源、電子等行業(yè)得到了巨大的應(yīng)用，將來會(huì)為各領(lǐng)域的科學(xué)研究和產(chǎn)品開出做出巨大貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)[1] (上冊(cè))[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2022:5354.[2] 王鳳歧、[M].天津::70102.[3] 傅永華，有限元分析基礎(chǔ)[M]，武漢：武漢大學(xué)出版社 , 2022:4676.[4] [M] .北京:清華大學(xué)出版社, 2022:4046.[5] 王霄. 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