活塞销孔结构对销孔承载能力影响的研究
发动机活塞销孔结构改进的有限元分析的开题报告
发动机活塞销孔结构改进的有限元分析的开题报告题目：发动机活塞销孔结构改进的有限元分析一、选题背景和意义发动机是现代社会中不可或缺的动力系统之一，其关键部件之一即为活塞。
活塞由活塞体和活塞销组成，活塞销固定在活塞体上并连接连杆，传递燃烧能量，并转化为机械能。
然而，在发动机的运行过程中，活塞与活塞销之间的摩擦和磨损现象是不可避免的，而这些现象会使得活塞销松动、偏移，从而对发动机的性能和寿命造成影响。
因此，本文选取了活塞销固定在活塞体上的销孔结构作为研究对象，通过有限元分析方法，探究销孔结构改进对活塞销稳定性和寿命的影响，为提高发动机的性能和寿命提供理论依据和技术支持。
二、研究内容和方法本文的研究内容主要包括：对不同销孔结构的活塞进行有限元建模和分析，以及对不同结构的活塞销孔进行改进设计，比较不同结构的活塞销孔对活塞销的稳定性和寿命的影响。
而本文所采用的研究方法主要为有限元分析方法，具体步骤如下：1. 确定活塞销和活塞体的材料基本参数；2. 在有限元软件中建立二维或三维的活塞模型，包括活塞体和活塞销；3. 将不同结构的销孔进行建模，并进行网格划分；4. 加入载荷边界条件模拟活塞在发动机中的工作状态；5. 执行有限元分析，得出不同结构下活塞销的应力分布、应力集中情况等相关结果；6. 对不同结构的活塞销孔进行改进设计，并重复以上分析过程。
三、预期目标和意义通过对活塞销孔结构进行有限元分析和改进设计，本文旨在实现以下目标和意义：1. 提供关于活塞销孔结构优化的理论依据和技术支持，为提高发动机的性能和寿命提供新的思路和方法；2. 为发动机制造企业提供设计指导和技术支持，增强其竞争力；3. 推动国内制造业技术水平的不断提高。
活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的配合
活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的配合本文将介绍活塞销、活塞销座孔以及连杆小头衬套孔的配合问题。
其中，活塞销是发动机的重要组成部分，它的主要作用是连接活塞和连杆。
活塞销座孔则是活塞销与曲轴的配合部位，它的精度对发动机的正常运行起着至关重要的作用。
而连杆小头衬套孔则是连接连杆和曲轴的配合部位，同样需要精确的配合。
因此，在生产过程中，需要采取一系列措施，确保这些配合部位的精度和质量。
首先，对于活塞销的生产，需要选用高质量的材料，并严格控制其尺寸和表面质量。
同时，在加工过程中，需要采用先进的加工工艺和设备，确保活塞销的精度和质量。
其次，对于活塞销座孔和连杆小头衬套孔的加工，同样需要采用精密的加工工艺和设备。
在加工过程中，需要注意避免过度加工和过度磨削，以免影响配合精度和表面质量。
最后，在实际装配过程中，需要采用专业的工具和技术，确保活塞销、活塞销座孔和连杆小头衬套孔之间的配合精度和质量。
同时，在装配过程中，需要注意避免过度拧紧和过度松动，以免影响发动机的正常运行。
总之，活塞销、活塞销座孔和连杆小头衬套孔的配合问题是发动机生产过程中需要重点关注的问题。
只有通过严格的控制和专业的技术，才能确保这些配合部位的质量和精度，从而保障发动机的正常运行。
- 1 -。
高强化柴油机活塞异型销孔结构设计与试验研究
垂
悄 如 姨 睡
１３ 活塞 销孔 厚度 Ｊ方 向网格 数对 收敛 性 的影 响 ． ｚ
假设 Ｌ 方 向网格 数 为 ６ ０个 ， 向 网格 数 为 Ｌ方
５ ０个 ， 方 向 网格 数变 化 范 围为 １ ～６个 ， 活塞 销 则 孔棱 缘耦 合 应力 随着 销孔 厚度 方 向 网格 数 的变 化见 图６ 。活 塞 销 孔 厚 度 的 网格 数 小 于 ３个 时 ， 孔 销
计 算 的准确 度 。
３２
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假 设 Ｌ 方 向 网格数 为 ５ ｏ个 ， ｈ方 向网 格数 为 ２个 ， 向 网格数 变化 范 围为 １ ～ ８ Ｌ方 Ｏ Ｏ个 ， 活塞 则 销孔棱缘耦合应力随着销孔 轴向网格数 的变化见 图 ４ 。
活塞 销 孔 轴 向 Ｌ 的 网格 数 小 于 ３ 。 Ｏ个 时 ， 孔 销 棱缘 应 力 随着 网格数 增加 的变 化梯 度较 大 ； １ 网 Ｌ 的 格 数大 于 ３ Ｏ个 时 ， 孔棱 缘 应力 随着 网格数 的增加 销 变 化较 小 ， 并且 在 网格 数 大 于 ５ ０个 时 ， 应力 数 值 近
２１ 年 １ ０１ ０月
刘 畅 ， ：高 强 化 柴 油 机 活 塞 异 型 销 孔 结 构 设 计 与 试 验 研 究 等
１ １ 活塞 销孔 轴 向 Ｌ 网格数 对收 敛性 的影 响 ． 。
棱缘 应力 随着 网格 数增 加 的变 化 梯 度较 大 ； 方 向 的网格数 大 于 ３ 时 ， 孑 棱 缘 应 力 随着 网格 数 的 个 销 Ｌ 增加 近似 稳定 不变 。因 此 ， 定 活塞 销 孔 厚 度 ＾方 设 向的 网格 数 大于 等 于 ３个 ， 以保 证 活 塞耦 合应 力 可
３ Ｏ
２８
似稳定 不 变 。因此 ， 设定 活 塞 销孑 轴 向 Ｌ Ｌ 的 网格数 大于等于 ５ 个 ， 以保证活塞耦合应力计算的准确度。 Ｏ 可
活塞销有什么材料结构及功用？
活塞销有什么材料结构及功用？活塞销是装在活塞裙部的圆柱形销子。
它的中部穿过连杆小头孔，用来连接活塞和连杆，其作用是把活塞承受的气体作用力传给连杆，或使连杆小头带动活塞一起运动。
为了减轻重量，活塞销一般用优质合金钢制造，并作成空心。
活塞销的功用：活塞销用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆或相反。
活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。
为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性。
质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。
在一般情况下，活塞销的刚度尤为重要，如果活塞销发生弯曲变形，可能使活塞销座损坏。
总之，活塞销的工作条件为承受压比大，无法形成油膜，变形不协调。
因此其设计要求具有足够高的机械强度和耐磨性，同时还要有较高的疲劳强度。
活塞销材料：活塞销的材料一般为低碳钢或低碳合金钢。
在负荷不高的发动机中常用15、20、15Cr、20Cr和20Mn2钢。
在强化发动机上，采用高级合金钢，如CrNi3A、18CrMnTi2及20SiMnVB等，有时也可用45中碳钢。
为使活塞销外层硬并耐磨，需要对活塞销进行热处理。
对于低碳钢材料的活塞销外表面进行渗碳和淬火。
根据活塞销的尺寸大小，渗碳层的深度一般在0.5-2mm范围内。
对于45钢的活塞销则是进行表面淬火，淬火层的深度为1-1.5mm。
注意淬火时不能将活塞销淬透，否则活塞销将变脆。
活塞销的结构形状很简单，基本上是一个厚壁空心圆柱。
其内孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。
圆柱形孔加工容易，但活塞销的质量较大；两段截锥形孔的活塞销质量较小，且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大，所以接近于等强度梁，但锥孔加工较难。
重型车用柴油机活塞销孔可靠性分析
重型车用柴油机活塞销孔可靠性分析吴义民王世利刘小斌（山东滨州渤海活塞股份有限公司，山东滨州 256602）摘要：活塞销孔/活塞销是发动机上工作条件最恶劣的摩擦副之一，随着柴油机的强化程度的不断提高，对活塞销孔/销座的可靠性要求也不断提高。
本文通过介绍活塞销孔/销座的结构形式及活塞在柴油机中工作时的状态、失效形式及试验验证方法，从而揭示了影响活塞销孔承载能力的各种因素。
关键词：活塞；销孔；可靠性；柴油机Piston pin bore reliability analysis of Diesel piston for heavy-duty vehicleWANG Shi-li，WU Yi-min，LIU Xiao-bin（shandong binzhou bohai piston co.,ltd, binzhou 256602,China）Abstract:Piston pin bore/piston pin is one of the assembly parts which are under most severe condition of engine. With the constantly enhancing of diesel engine strength, the reliability of piston pin bore/pin boss is also required to be enhanced constantly. This article introduces the structure of piston pin bore/pin boss and the working state, failure mode and test validation methods of piston in diesel engine, which thus reveals all kinds of factors influenced piston pin bore bearing force.Key words: Piston, Piston pin bore, reliability, Diesel engine引言随着柴油机强化程度及排放指标的不断提高，活塞所承受的热负荷及机械负荷也不断的增加。
4缸柴油机活塞设计及强度分析
0.75-1.3 0.46-0.80 0.35-0.42 0.10-0.20 0.07-0.10 0.50-0.90 0.25-0.42
1.1-1.6 0.70-1.00 0.40-0.55 0.12-0.25 0.08-0.15 0.70-1.10 0.25-0.45
筋就能够满足活塞顶部结构的稳定性要求。 3 活塞销座及销孔结构的设计 柴油机活塞销座的刚度与承载力也是活塞设计中的
重 点 ，对于柴油发动机中的销座设计，需要考虑的因素为 销座间距及大小的影响、销座内 侧面结构的影响等，其中 销 子 直 径 d 的大小对销座的结构设计影响较大，销子在设 计过程中要保证其刚度与弹性的对应联系，整体上保持足 够的刚性避免发生弯曲变形，而局部要保证其具有较好的 弹性以适应局部的应力变形。为了提升柴油机销孔结构的 承 载 力 ，在设 计上 ，主要以改善降低销孔形状与比压的方 式 ，达到优化活塞销座结构的目的。在现有的设计及试验 中 ，我们发现，在同一材料的标准下阶梯形销座与楔形销 座 ，对于降低销孔比压有积极的影响。
究方向为柴油机结构设计及配套应用。
性 ，得出冷却系统管路优化方案，以提高冷却效果。降低污 染 物 的 排 放 ，对 环 境 保 护 具 有 重 大 意 义 。
表 1 活塞结构设计主要活 塞 直 径 D (mm)
各结构 参数与 活塞直径 的比值
总 高 GH/D 压 缩 高 PH/D 销 孔 直 径 BD/D 火 力 岸 H1/D 第 一 环 岸 H2/D 裙 部 高 度 SH/D 销 座 间 距 WWD
关键词：油底壳;有限元计算;共振分析；固有频率 Key words:oil sump；FEA；vibration analysis；natural frequency
活塞销孔结构设计与试验研究的开题报告
活塞销孔结构设计与试验研究的开题报告一、选题背景活塞销孔是发动机中的一个关键部件，在发动机工作中承受着巨大的轴向和径向载荷，其失效会导致严重的后果。
目前，大多数活塞销孔的设计仅仅依据经验和传统设计，很难满足高速、高功率、高可靠性的要求。
因此，进行科学、合理的活塞销孔的结构设计十分必要。
二、研究目的本文旨在研究活塞销孔的结构设计和试验研究，以提高其可靠性和使用寿命，为发动机的高效、稳定、安全运行提供技术支撑。
三、研究内容本文将按照以下内容开展研究：1.活塞销孔现有结构的参数分析及存在问题的总结。
2.活塞销孔的结构优化设计，包括参数选择、材料选用、工艺设计等。
3.通过数值模拟和实验测试，验证新型活塞销孔的可靠性和使用寿命。
4.对比实验结果和现有设计的差异，进行分析和总结。
四、研究方法本文将采用以下研究方法：1.文献调研：对活塞销孔的研究现状和相关理论进行综述和总结。
2.参数优化设计：根据文献和实验数据，结合发动机的使用实际情况，确定活塞销孔的最优结构参数。
3.数值模拟：使用CAD、ANSYS等软件对所设计的方案进行数值模拟，验证其可行性。
4.实验测试：根据设计方案制作实物样品，进行试验测试。
五、预期成果本研究的成果包括：1.新型活塞销孔的设计方案。
2.新型活塞销孔的可靠性和使用寿命的数值模拟和实验验证结果。
3.关于活塞销孔结构设计的理论和实践经验的总结与分析。
六、研究进度安排本研究的进度安排如下表：序号 | 内容 | 时间---- | --- | ---1 | 选题、立项 | 2021年3月-2021年4月2 | 文献调研和总结 | 2021年5月-2021年8月3 | 活塞销孔结构优化设计 | 2021年9月-2021年10月4 | 数值模拟分析 | 2021年11月-2022年2月5 | 实验测试 | 2022年3月-2022年5月6 | 数据分析和成果总结撰写 | 2022年6月-2022年8月七、研究经费及保障本研究经费预计为15万元左右，由本人承担或通过学校立项获得支持。
480柴油机活塞的设计毕业设计
第一章绪论1 我国柴油机的进展状况及趋势从建国初期开始，我国柴油机取得了长足的进展。
1959 年农业机械部成立，对我国柴油机的计划与进展起了重要作用。
这一时期中，上海柴油机厂试制成功了可与汽车、工程机械、船舶、农业机械、发电机等多种用途配套的135 系列柴油机。
在大功率柴油机方面，我国自行设计了12V180 型机车用柴油机、6250Z 型增压柴油机（用于发电与船舶）和6300 系列柴油机（用于船用、发电、排灌）。
在废气涡轮与增压柴油机方面：1958 年新中动力机厂研制成功我国第一台轴流式T250X 型排气涡轮增压器及882kW 的8L350Z 型柴油机，以后有关单位前后研制成功10 号径流式增压器（配6135 型柴油机）和12 号径流式增压器（配6160 型柴油机）。
1966 年开始的文化大革命使柴油机工业受到严峻的破坏，大体停留在20 世纪60 年代乃至倒退到50 年代的水平，与此同时国外技术迅速进展，从而拉大了我国柴油机工业与世界先进水平的差距。
这一时期我国柴油机进展的鼎盛时期，引进和开发的新产品种类繁多，其要紧代表产品有南汽生产配依维柯柴油机；一汽集团公司大连柴油机厂、无锡柴油机厂的CA498ACA4110A、CA6110A、CA6113 型柴油机；玉林柴油机厂、湖南动力机厂、柳州机械总厂的6105 Q 柴油机、朝阳柴油机厂100、102 等系列柴油机；第一拖沓机厂R100 系列柴油机；上海柴油机厂D6114、3300B 系列柴油机；江铃、庆铃的4JB1 柴油机；潍坊柴油机厂和杭州汽车发动机厂的WD615 系列柴油机；重庆康明斯发动机公司的系列柴油机；陕西柴油机厂12PC2—5V 型柴油机；上海船厂8RTA52U 柴油机；上海FM 公司的P7 泵；无锡动力机厂的Holset H 系列增压器；无锡欧压柴油机喷射的P 系列孔式喷油器。
另外，还有许多工厂生产各类类型柴油机和多种型号小型单缸柴油机，难以一一列举。
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引 言
为 了满 足 国 Ｖ及 以上 排 放指 标 的要求 ， 发 动机
销孔 和活 塞销 的接 触 情 况 ， 从 而 改 变 活塞 销 孔 部 位
的应力分布。在材料、 总体结构等不改变的情况下 ， 对改 变活 塞销孔 部 位 的开裂 失效有 较 大的影 响 。
普遍采用电控高压共轨技术 。电控高压共轨技术在
满 足排放 性 能指标 的 同 时 ， 带 来 的是 内燃 机爆 压 的 增大 ， 相 比之 下对 活 塞 销孔 承 载 能 力 提 出 了更 高 的
要 求 。本 文 在活塞 销孔 结构 形式 对销 孔承 载能 力 的
影 响方 面进行 了研 究 。
２ 活塞销孔的不 同结构形式
目前 活塞 销孔 结构 主要形 式见 图 ２ 。
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｅｆ ｉｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｐｉ Ｕ Ｂｏ ｒ ｅ Ｓｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｏ ｎ Ｐｉ Ｕ Ｂｏ ｒ ｅ Ｌｏ ａ ｄ
ＷＡ Ｎ Ｇ Ｓ ｈ ｉ — ｌ ｉ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｘ ｉ ａ ｏ— ｂ ｉ ｎ ，Ｄ Ｉ Ｎ Ｇ Ｗｅ ｎ— ｋ ａ ｉ ， Ｚ Ｈ Ａ Ｏ Ｚ ｉ —ｙ ｕ （ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｂ ｉ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｂ ｏ ｈ ａ ｉ Ｐ ｉ ｓ ｔ ｏ ｎ Ｃ ｏ ． ， ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
在活 塞设计 过 程 中 ， 根据 销孔 承受 比压 的大小 ，
可 以将 椭 圆孔 、 卸荷 腔孔 和喇 叭孔 、 双 曲面孔 等形 式
进行 组合 设计 使用 。
ｌ 活塞销 孔部位 比压 的计 算
活 塞销 孔部 位承 受 的 比压来 自发 动机 做功 冲程 中， 活塞 销 的接触 压力 和接 触 面积 的 比值 ， 该 比压可
王世 利 ， 刘小 斌 ， 丁文 开 ， 赵 子字
（ 山东滨 州渤海 活塞股份 有 限公 司， 山东 滨州 ２ ５ ６ ６ ０ ２ ） 摘要 ： 活塞销 孔 、 活塞销 之 间的 配合是 发动 机 上 工作 时最 恶 劣 的配合 之 一 ， 随着 柴 油机 爆 发 压 力的不 断提 高 ， 对 活塞销 孔／ 销座 的 可靠性要 求也 不断提 高。本文 通过 对不 同结构 形 式的
销孔 进 行液 压脉 冲承载 能 力对 比试验 ， 得 到 了不 同结构 活塞销 孔 的最 大承载 能 力 ， 从 而为 活塞
销孔 结构设计 提供 依据 。
关键词 ： 活塞； 销孔 ； 可靠性 ； 液压脉冲试验 ； 承栽能力 中图分类 号 ： Ｔ Ｋ ４ ０ ３ 文 献标 志码 ： Ｂ 文章 编号 ： １ ６ ７ ３— ６ ３ ９ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １— ０ ０ ０ １— ０ ３
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｗ ｈｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｉ ｓ ｒ ｕ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｓ ｔ ｏ ｎ ｐ ｉ ｎ ｂ ｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｓ ｔ ｏ ｎ ｐ ｉ ｎ ｉ Ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｏ ｎｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｓ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ． Ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ａ ｋ ｃ ｏ ｍｂ ｕｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｓ ｔ ｏ ｎ ｐｉ ｎ ｂ ｏ ｒ ｅ ｏ ｒ ｉ ｔ ｓ ｓ ｅ ａ ｔ ｉ ｓ ｒ ｅ ｑ ｕｉ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｇ ｈ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ． Ｔｈ ｉ ｓ
第３ ０卷 第 １ 期 ２ ０ １ ３年 ２月
内燃 机 与 动 力 装 置
Ｉ ． Ｃ ． Ｅ＆Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ
Ｖｏ １ ． ３ ０ Ｎｏ． １ Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ３
【 试验研究 】
活塞 销 孔结 构 对销 孔 承 载 能 力影 响 的研 究
ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｓ ｔ ｏ ｎ ｐ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ．
Ｋｅ ｙ Ｗ ｏｒ ｄｓ ： Ｐｉ ｓ ｔ ｏ ｎ；Ｐｉ ｎ Ｂｏ ｒ ｅ；Ｒｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ；Ｈｙ ｄ ｒ ｏ—ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ Ｔ ｅ ｓ ｔ ；Ｌ ｏ ａ ｄ Ｂｅ ａ ｉｎ ｔ ｇ Ｃａ ｐａ ｃ ｉ ｔ ｙ
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