某船用低速柴油机活塞性能研究

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1、学校代码：10289分类号：U664.121密级：公开学号：129020016江苏科技大学专业硕士学位论文（全日制专业学位）某船用低速柴油机活塞性能研究研究生姓名潘志刚导师姓名张庆奎申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学专业领域机械工程论文提交日期2014年12月20日研究方向先进制造系统论文答辩日期2015年3月25日及其使能技术答辩委员会主席潘宝俊评阅人2015年03月25日分类号：U664.121密级：公开学号：129020016江苏科技大学硕士学位论文某船用低速柴油机活塞性能研究学生姓名潘志刚指导教师张

2、庆奎江苏科技大学二O一五年三月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofManagementScienceThestudyonthepistonperformanceoflowspeedmarinedieselengineSubmittedbyPanZhigangSupervisedbyZhangQingkuiJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2015江苏科技大学学位论

3、文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的

4、全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要柴油机自发明至今已有一百多年的历史，并以其热效率高、功率范围广和机动性好等优点得到了广泛的应用。随着人类社会的不断发展，为满足不断增长的生产生活的要求，内燃机向着高爆压、高功率以及高速化等方向发展。随着功率的不断提高，柴油机所需承受的热负荷和机械负荷也将不断增大，活塞作为柴油机中主要传动和承载部件，活塞性能的

5、好坏将直接影响柴油机的可靠性和使用寿命。在柴油机工作时，活塞受载工况非常复杂，因此对柴油机活塞进行了热负荷和机械负荷模拟计算以评估其是否具有较好的强度性能、刚度性能以及可靠性，对于柴油机设计研发是非常重要的。本文针对某型船用低速柴油机，运用有限元分析软件对该型号柴油机活塞组进行热负荷和机械负荷仿真研究分析，并对活塞组各部件进行强度、刚度、稳定性以及疲劳性能进行校核，具体工作内容如下：（1）基于热分析理论基础，建立活塞流固耦合模型，运用流体动力学软件和有限元分析软件进行联合仿真求取活塞流体域和固体域耦合面上的边界条件，

6、并以此作为进行活塞温度场分析所需的边界条件，求出活塞温度场分布结果；（2）基于活塞应力场分析理论，运用有限元分析软件建立活塞有限元模型，将活塞温度场分布结果作为温度边界，模拟活塞所受热负荷，同时将通过理论计算和已知数据得到的机械负荷加载到活塞上，得到仿真计算结果并对将结果进行对比分析，对活塞组各部件的强度性能和刚度性能以及危险区域进行详细分析和预测；然后对活塞杆进行稳定性分析，研究活塞杆屈曲特性；最后基于VDI2230螺栓强度计算规范验证活塞螺栓的动态疲劳强度性能。结果显示：活塞组各部件的强度、刚度以及稳定性均满足设

7、计要求。（3）基于疲劳分析理论，运用疲劳分析软件对活塞主要部件进行疲劳分析，预测活塞部件的疲劳危险区域和疲劳安全系数，计算结果显示：活塞主要承载部件的安全系数均达到设计标准，满足设计要求。通过上述主要工作内容，通过仿真手段验证柴油机活塞组各部件结构设计的合理性，为柴油机活塞组各部件的设计和制造过程提供良好的依据。关键词柴油机；活塞；温度场分析；有限元分析；疲劳预测；IAbstractDieselenginehavebeeninventedformorethan100yearsanditiswellknownforit

8、shighthermalefficiency,largepowerrangeandgoodmobility.Withsocietyprogressandnewrequirements,higherdetonationpressure,powerandspeedarethedirectionoffutureinternalcombustionen