1、 毕 业 设 计 开 题 报 告 题 目 柴油机活塞的热力学分析 所在院(系) 机 械 工 程 学 院 专业班级 汽车 082 班 指导教师 2012 年 3 月 26 日 1 题 目 柴油机活塞的热力学分析 一、选题的目的及研究意义 活塞作为内燃机的关键零部件之一，它的工作情况直接关系到内燃机的工作可靠性 和使用耐久性，同时直接影响到内燃机的排放性能。特别是在现代发动机向高增压，高 强度发展的趋势下。活塞的工作环境更加复杂。增加了活塞的设计和制造难度性。 本课题对柴油机活塞的工作环境进行热力学的有限元分析， 意在模拟稳态下活塞 的温度场，以及气体燃烧压力、往复惯性力和热负荷共同作用下整体活塞
2、的综合变形与 应力，了解活塞热负荷状况和综合应力分布情况。对活塞结构的改进，降低热负荷，改 善应力分布，提高工作可靠性和耐久性具有重要意义。 2 二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 近年来，在内燃机的主要零部件设计，和强度分析中，有限元法已成为一种十分 有效的手段。对于承受机械负荷和热负荷十分严重的活塞而言，类似于 ANSYS 的有限元 分析软件更是必不可少的工具。 目前对活塞的温度场计算，热应力应变分析，机械应力应变分析已日趋成熟，已有大量 的成果和论文报道。对活塞的瞬态传热分析，多物理场的耦合问题，多相多态介质耦合 问题，特别是多尺度模型的耦合问题，尚没有成
3、熟可靠的理论，还处于探索阶段，是今 后主功的目标。 内燃机活塞的设计及优化受到制造工艺和使用性能方面的限制，约束条件很多。如 应力约束，质量约束，变形约束，温度约束，疲劳安全系数约束等。本设计利用 UG 软 件的相关参数化设计方法和用户定义特征建立活塞连杆组件三维模型，然后采用 ANSYS 进行有限元分析。 3 三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术 路线）或设计（实验）方案进行说明 本课题拟选取某种型号的汽车柴油机活塞为研究对象，通过 UG 等三维辅助设计软 件对所选择的组件进行简化和三维作图,获得其实体模型。 然后在有限元分析软件 ANSYS 中对所建
4、立的实体模型进行基本参数设定，并设定其边界条件，研究汽油机活塞在不同 边界温度条件下的温度场和热流分布。并考虑温度场对机活塞的影响，用耦合分析方法 解决其热应力、热应变问题。最后设计活塞在不同冲程工作环境下的计算模型，并进行 温度场和热应力的计算。 4 四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明 1陈国华.有限元法在内燃机工程中的应用.武汉:华中工学院出版社,1986 2佟景伟,李林安,李鸿琦,等.在温度和机械载荷作用下活塞应力与变形的三维有限元 分析.内燃机学报,1995,13(2):132-131 3廖日东,左正兴,樊利霞,等.发动机零部件有限元技术应用的新进展.内燃机学 报,1999,1
5、7(2):190-197 4吴兆汉.车辆发动机设计.北京:国防工业出版社,1982,356-357 5吕国华,周敏,陈亚军.CZ2102 柴油机连杆装配件有限元分析J.车用发动 机,2002(4):20-22 6赵波,张琴.UG 相关参数化设计培训教程M.北京:清华大学出版社,2004 7张宝生,汽车优化设计理论与方法M.北京:机械工业出版社,2000 5 五、毕业设计进程安排 2011 年 10 日至 2012 年 3 月 8 日：选择课题，了解有关课题的内容和研究方向，确定论 文题目，完成开题报告。 2012 年 3 月 9 日至 5 月 30 日：查阅相关文献及数据，构思设计基本框架和研究思路， 并在老师的指导下确定初稿。 2012 年 5 月 31 日至 6 月 9 日：对设计进行修改。并根据老师的意见最终定稿。 2012 年 6 月 10 日至 6 月 16 日：准备答辩。 6 六、指导教师意见 1对开题报告的评语 2对开题报告的意见及建议 指导教师（签名） ： 年 月 日 所在院（系）审查意见： 负责人签字(盖公章) 年 月 日
