基于有限元分析的s195柴油機(jī)活塞改進(jìn)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-資料下載頁
2025-06-22 22:48本頁面
【正文】 lect – entities 彈出select entites對話框，在第一個框中選擇areas,第二個框中選擇 by location,X coordinates在Min, full,點(diǎn)擊apply后再點(diǎn)擊plot，繪圖框?qū)@示相應(yīng)的四個面；在select entities對話框中依次選擇nodes 、attached to 、areas,all 、from full 點(diǎn)擊apply和plot，此時繪圖框中將顯示相應(yīng)面上的節(jié)點(diǎn)；在select entities 對話框中順序選擇 nodes 、by location 、Y coordinates 在min,max方框中輸入0，50 ，接下來選擇unselect 最后單擊apply 和plot,此時只顯示銷座內(nèi)孔上表面上的所有節(jié)點(diǎn)；點(diǎn)擊mainmenu – preprocessor – modeling – move/modify – rotate node cs – to active cs 彈出rotate nodes into cs 對話框，選擇pick all,這樣就將所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)向當(dāng)前坐標(biāo)系。3）銷座內(nèi)孔上表面約束點(diǎn)擊 mainmenu – solution – define loads –apply –structural displacement – on nodes 出現(xiàn)apply U,ROT on nodes 對話框，點(diǎn)pick all,在出現(xiàn)的對話框中的DOFs to be constrained 中選擇ux,點(diǎn)擊OK，這樣就限制了銷座內(nèi)孔上表面上的所有節(jié) 點(diǎn)的徑向位移。（4）燃?xì)庾罡弑l(fā)壓力的施加對于比較復(fù)雜的圖形，在ANSYS中比較難選中預(yù)選的面，因此需要先選中預(yù)選面所在的大致區(qū)域，然后再選擇預(yù)選的面。最后在面上施加表面壓力。具體過程如下：Select – select everythingSelect – entities 在彈出的對話框中依次選擇areas、 by location 、Y coordinates 在Min,Max中輸入90，110，點(diǎn)擊apply 和plot,然后在select entities對話框中選擇依次選擇 areas – by num/picked – from full – 點(diǎn)擊OK，然后用鼠標(biāo)選擇預(yù)選面。點(diǎn)擊 mainmenu – solution – define loads –apply structural–pressure – on areas,在彈出的對話框中點(diǎn)pick all,在彈出的apply PRES on areas 對話框中的load PRES ,這樣就完成了最大爆發(fā)壓力的加載。圖8 活塞的載荷施加情況（5）軸線上一節(jié)點(diǎn)的約束為了避免在分析過程中活塞產(chǎn)生剛體擺動，限制軸線上一節(jié)點(diǎn)垂直活塞銷孔子軸線的運(yùn)動，具體過程如下：Select enitities – 在彈出的對話框中依次選擇nodes by location X coordinates 在Min,Max中輸入0,點(diǎn)擊apply,plot,在select entities 對話框中再依次選擇nodes by num/pick from full 點(diǎn)擊OK,彈出select nodes 對話框后用鼠標(biāo)選擇活塞軸線上任一點(diǎn),點(diǎn)OK, 點(diǎn)擊 mainmenu – solution – define loads –apply –structural – force/moment – on nodes,在彈出的對話框中點(diǎn)pick all,又彈出一個對話框,在direction of force/mom 選擇FX,點(diǎn)擊OK,這樣就完成了此步操作。加載后載荷如圖8所示 3．3．3有限元分析結(jié)果活塞工作時受到氣體的爆發(fā)壓力和往復(fù)慣性力的作用，它們的共同特點(diǎn)是都沿著活塞的軸線方向作用，所以活塞的軸線方向承受著極大的載荷。由圖9可以看出，最大應(yīng)力出現(xiàn)在活塞銷座上表面，這與理論分析相符。由于活塞在上止點(diǎn)附近向下運(yùn)動時活塞銷會發(fā)生彎曲變形，使活塞銷座也出現(xiàn)變形，而銷座上表面的較大剛度阻止活塞銷座的形變，從而導(dǎo)致了活塞銷孔的上端出現(xiàn)了應(yīng)力的集中。在活塞銷座處的最大應(yīng)力為97MPa左右,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未超過活塞材料在200℃時的最大許用應(yīng)力196MPa，而活塞的其他部位應(yīng)力值都在30MPa以下。圖9活塞應(yīng)力分布另外,活塞加強(qiáng)筋與活塞的頂部相連的部位也會出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況如圖10,但其應(yīng)力值同樣小于活塞材料的許用的應(yīng)力值260MPa。氣體燃燒壓力和往復(fù)慣性力引起的活塞變形是不均勻的。在活塞銷穿過的一側(cè)，由于銷座的剛性較大，加上活塞銷的約束作用使活塞裙部的變形較小。而無活塞銷的另一側(cè)，裙壁較薄，又無軸向約束，則使裙部的變形較大。因此，如圖11所示，圖中網(wǎng)格線代表變形前的活塞位置。圖10 加強(qiáng)筋處的應(yīng)力集中由圖12可見，活塞頂面呈彎曲變形，靠頂面下塌一側(cè)的活塞環(huán)槽壁向外擠壓,。~[9]圖11 活塞變形圖圖12活塞變形剖面圖結(jié)束語 本文針對S195柴油機(jī)渦流室燃燒室改為直噴式燃燒室,對活塞的結(jié)構(gòu)做了改進(jìn),通過有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行分析,得出了活塞在最危險(xiǎn)工作條件下的應(yīng)力分布與變形情況,結(jié)果表明活塞銷座內(nèi)孔的上表面是活塞的應(yīng)力較集中的地方,容易產(chǎn)生疲勞破壞導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生,同時活塞加強(qiáng)筋處也是應(yīng)力較為集中的地方,活塞的最大位移和最大應(yīng)力均未超出允許值，本設(shè)計(jì)可以適應(yīng)S195柴油機(jī)直噴化改造后的實(shí)際工況。致謝本課題在選題及研究過程中得到鄭老師的悉心指導(dǎo)。鄭老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵。本論文從選題到完成，每一步都是在鄭老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！參考文獻(xiàn)[1]《船用柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊》(三).國防工業(yè)出版社,1979[2]黃震，張繼春，徐斌，,第31卷第3期,2006年6月[3],1984[4],2005[5]張洪信,2008[6]施培文,2006年6月[7]陳永東,2006年11月[8]張樂樂,譚南林,北京交通大學(xué)出版社,2006[9],1998年第一期[10] , and . EVALUATION OF THE THERMAL AND STRESSSTRAIN STATE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PISTON BY THE FINITEELEMENT METHOD .Problemy Prochnosti ,m , February , 1980.[11] and . Holographic Analysis of the Deformation of a Diesel Engine Piston. Experimental Mechanics457 ,1989[12] ,1995[13]《船用柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊》(五).國防工業(yè)出版社,1979[14] 《船用柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊》(四).國防工業(yè)出版社,1979[15]武思宇,
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