高速汽油机活塞有限元分析.pdf

节选段落一：
第5期
2004年 lO月
内燃机
Internal Combustion Engines
No．5
0ct．2004
高速汽油机活塞有限元分析
董小瑞，张 翼
(华北工学院 机械电子工程系，山西 太原 030051)
摘要：利用有限元分析方法，对 HIt471QE发动机活塞在机械负荷作用下的应力、应变进行了模拟计算分析，发现改
进方案活塞的机械应力、变形均在规定值的范围内，为研究活塞的改进方案提供了设计理论依据。


节选段落二：
图 1 活塞的实体模型
2 计算模型的建立
2．1 活塞有限元模型的分析
由于内燃机工作时，活塞承受气缸中气体压力
造成的作用力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推
动曲轴旋转，而且活塞顶部还与气缸盖、气缸壁共同
组成燃烧室。因此在分析中，将气缸体、部分连杆、
活塞销也考虑在内，将活塞销、连杆、气缸体 自适应
地 ADD到计算模型，也就是说机械应力的计算要考
虑活塞销、连杆、气缸体的影响，活塞销与销座留有
一 定的空隙，由系统自动创建接触单元(cONTACT)，
有限元模型剖视图如图 2所示，各相关零件材料的
物理参数见表 1。


节选段落三：
叠 ll l
、
j 0曩■≥ t
0：
、 II l
_1
{
、
j 一一 一
、 “
j · 一 _
≥00 I_0 一
⋯
l_ _|
图2 有限元模型的剖视图
有限元模型的所有实体部分，均采用四节点四面体
单元，活塞与活塞销处采用细的网格，以提高这些区域
的计算精度，力求准确地反映出这些区域的应力。
2．2 位移边界条件
为了消除活塞的整体刚体位移，根据活塞的实
际工作状况，在有限元模型中施加了相应的位移边
界约束条件。对于气缸体，从上、下端面到距其 8 mE
处进行了全约束；对于部分连杆，将其下端面进行了
全约束。