局部结构对气缸盖关键部位应力分布影响的研究.pdf

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1、第44卷第4期小型内燃机与车辆技术2015年8月SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDVEHICLETECHNIQUEV01．44No．4Aug．2015局部结构对气缸盖关键部位应力分布影响的研究木胡定云吴波魏志明张全中马军华(中国北方发动机研究所(天津)天津400300)摘要：气缸盖的水腔及气道的铸造质量明显低于外壁，通常是气缸盖强度的薄弱部位，其应力主要是由机械负荷造成的。在有限元软件ANSYS中对局部结构强化前后的水腔及气道应力分布进行仿真计算。在机械载荷条件下，研究了气缸盖顶板加

2、强筋及喷油器安装座孔局部结构对水腔及气道应力的影响。局部结构强化使水腔及气道危险点的应力都降低，水腔应力最高降低39．2％，气道应力最高降低36．1％。为气缸盖的结构优化提供参考依据。关键词：气缸盖局部结构应力有限元分析中图分类号：TK413文献标识码：A文章编号：2095—8234(2015)04—0061—04TheEfiectofLocalStructureonStressDistributionofPivotalPartofCylinderHeadHuDingyun，WuBo，WeiZhiming，Zha

3、ngQuanzhong，MaJunhuaChinaNoahEngineResearchInstitute(Tianjin)(Tianjin，400300，China)Abstract：necastingqualityofwaterchamberandairwayismarkedlylowerthantheouterwall．belongstotheweakpositionofthecylinderhead．thestressiSmainlycausedbymechanicalload．ThelOCalstruct

4、urebeforeandafterstrengtheningtothestressdistributionofwaterchamberandairwaywascalculatedinthefiniteelementsoftwareANSYS．Undermechanicalloadcondition．theeffectoflOCalstructureonstressdistributionofwaterchamberandairwayofcylinderheadWasstudied．Localstructureto

5、strengthenthestressofwaterchamberandairwayofthedangerouspointisreduced，thestressofwaterchamberwasreducedby39．2％atmost．thestressofairwayWasreducedby36．1％atmost．Thisprovidesreferencebasisforstructureoptimizationofcylinderhead．Keywords：Cylinderhead，Partialstruct

6、ure，Stress，Finiteelementanalysis引言气缸盖、气缸套及活塞共同组成内燃机的燃烧室。在内燃机工作过程中，气缸盖承受很大的机械负荷及热负荷，是内燃机中工作条件最为恶劣的零部件之一。气缸盖的强度可靠性问题一直是内燃机设计中的关键课题，而气缸盖水腔、进气道、排气道的铸造质量要明显低于外壁，因此气缸盖的水腔、进气道、排气道的强度可靠性基本决定了气缸盖的可靠性。本文通过有限元法研究了在机械载荷条件下气缸盖顶板加强筋及喷油器安装孔的局部结构对气缸盖水腔、进气道、排气道应力的影响㈣。1气缸盖结构特点

7、简介本文研究的内燃机气缸盖是4缸整体式的水冷铸铝气缸盖，采用4个气门，其中排气门和进气门各2个；每个气缸周围布置6根螺栓，其中4根为相邻缸共用；气缸盖顶板以喷油器安装孔为中心呈放射}基金项目：国家863基金项目(2012AAlll709)。作者简介：胡定云(1982一)，男，副研究员，本科，主要研究方向为发动机结构及可靠性研究。62小型内燃机与车辆技术第44卷状的加强筋，各螺栓座孑L之间有加强筋，图1为气缸盖的俯视图简图；气缸盖有上下两层水腔，喷油器安装孔从顶面连接至底板，图2为纵剖面简图。考察气缸盖顶板加强筋、

8、喷油器安装孔局部结构对气缸盖关键部位的应力影响，因此对有无加强筋、喷油器安装孔是否与气缸盖地板连接不同气缸盖方案的应力进行有限元计算，具体方案见表1M。加强筋喷油器安装孑L局部结构图2气缸盖纵剖面视图表1气缸盖的结构方案气缸盖方案顶板是否有加强裁喷油器安装孔是否连接底板方案1(FI)有否方案2(F2)无是方案3(F3)有是2有限元模型的建立气缸盖应力计算采用一个整缸带两个