铝合金活塞热力学性能的优化设计开题报告.doc

PAGE PAGE 1 毕业设计开题报告 题 目 铝合金活塞热力学性能的优化设计 学生姓名 xx 学号 xxxx 所在院(系) 机 械 工 程 学 院 专业班级 xxxx 指导教师 xxxxxx 2015年3月19日 题 目 铝合金活塞热力学性能的优化设计 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，他的工作情况直接关系到内燃机的工作可靠性和使用的耐久性，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的整体活塞的综合变形与应力，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. 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的计算，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，上没有成熟可靠的理论，还处于探索阶段，是今后的主攻目标。 内燃机活塞的设计及优化收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。 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 本课题拟选用某种型号的汽车柴油机活塞作为研究对象，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 四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明 [1]王望予.汽车设计[M].第四版.北京：机械工业出版社，2004.8 [2]陈家瑞.汽车构造上册[M].第三版. 北京：机械工业出版社，2009.2 [3]余志生.汽车原理[M].第四版.北京：机械工业出版社，2006.5 [4]刘惟信.汽车设计[M].第一版.北京：科学出版社，2001.7 [5]李凤平，张士庆（等）.机械制图[M].第三版.沈阳：东北大学出版社，2003.9 [6]韩正铜，王天煜.机械精度设计与监测[M].第一版.徐州:中国矿业大学出版社，2007.8 [7]L.埃克霍恩，D.克林恩乔克（等）.汽车制动系[M].第一版.北京：机械工业出版社，1998.8 [8]过学迅（等）.汽车设计[M].第一版.北京：人民交通出版社，2005.8 [9]余志生.汽车理论[M].第五版.北京：机械工业出版社，2005.8 [10]周明衡.离合器、制动器[M].第一版.北京：化工工业出版社，2005.8 [11]陈家瑞.汽车构造下册[M].第三版. 北京：机械工业出版社，2009.2 五、毕业设计进程安排 搜集资料: 围绕课题，搜集有关中外资料，查阅有关技术文件，或现场了解实际使用情况，根据设计任务的需要，安排毕业实习和调查研究，完成开题报告。时间一般为2～3周。 方案选择设计: 在对本课题有较充分的认识后，提出解决课题的几种方案，并对方案进行详细分析，提出优、缺点和实施的可能性。最后将各方案进行比较、总结，按实际条件选出最佳方案。需要对方案进行定量分析时。要进行初算（或小组分工来进行），得出技术经济数据的估计值，再在多方案的基础上确定最佳方案。时间一般为1～2周 第1周下发毕业设计题目及任务书（相关参数），校内资料收集； 第2周方案构思、文献检索、完成开题报告； 第3、4周资料收集； 第5、6周设计计算，草图绘制； 第7-12周图样绘制，编写设计说明书，预备答辩； 第13