目录
摘要 .......................................................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................................................ II 目录 ........................................................................................................................................ I II 第一章绪论 (1)
1.1课题的意义及国内外研究现状 (1)
1.1.1课题的来源 (1)
1.1.2课题研究的意义 (2)
1.1.3国内外柴油机发展现状 (3)
1.2中速柴油机活塞的研究现状 (4)
1.2.1世界著名供应商活塞技术研究 (4)
1.2.2国内活塞技术研究现状 (5)
1.3本课题主要工作 (6)
第二章R12V280ZJ型柴油机活塞结构设计 (7)
2.1关键结构设计 (7)
2.1.1结构型式 (7)
2.1.2主要结构参数 (8)
2.2活塞冷却型式 (12)
2.3活塞顶及裙部型面设计 (12)
2.3.1活塞顶设计 (12)
2.3.2活塞裙型面设计 (13)
2.4本章小结 (14)
第三章R12V280ZJ型柴油机活塞三维有限元分析 (16)
3.1温度场分析理论基础 (17)
3.1.1热分析理论 (17)
3.1.2初始条件和三类边界条件 (18)
3.2应力场分析理论基础 (19)
3.2.1三维有限元基本方程[2] (19)
3.2.2边界条件 (22)
3.3三维实体模型建立 (22)
3.3.1软件选择 (22)
3.3.2分析模型 (23)
3.3.3材料性能及安全系数 (24)
3.4载荷及边界条件 (26)
3.4.1热边界条件 (26)
3.4.2装配载荷及边界条件 (28)
3.4.3气体载荷 (29)
3.4.4惯性力载荷 (30)
3.5结果分析 (31)
3.5.1组合活塞温度场三维有限元分析 (31)
3.5.2组合活塞变形分析 (33)
3.5.3组合活塞应力分析 (36)
3.5.4疲劳寿命评估 (39)
3.6本章小结 (43)
第四章R12V280ZJ型柴油机活塞温度场测试及试验分析 (44)
4.1温度场测试方法 (44)
4.1.1硬度塞法原理 (44)
4.1.2硬度塞材料要求 (45)
4.1.3硬度塞制作 (45)
4.2测点布置 (46)
4.2.1活塞顶测点布置 (47)
4.2.2活塞裙测点布置 (49)
4.3测试结果分析 (52)
4.3.1测试工况 (52)
4.3.2试验结果分析 (53)
4.4热冲击及可靠性试验 (57)
4.5本章小结 (58)
第五章总结与展望 (59)
5.1 总结 (59)
5.2 本文的不足及展望 (60)
参考文献 (61)
致谢 (63)
攻读硕士学位期间发表的学术论文 (64)
第一章 绪论
柴油机作为人类社会所能掌握的热效率最高的移动动力装置[1,2]，在基础装备建设、工业现代化领域以及催进国民经济发展、提高人民生活水平方面发挥着重大的作用。如对铁路客、货运内燃机车，造纸、核电、煤矿等能源行业用柴油发电机组，船舶领域的发展具有重大的影响。为适应当今排放法规的更高要求, 柴油机开发要在良好的经济性前提下，确保良好的排放性能。因此，活塞开发在确保可靠性的前提下，必须不断提高寿命，降低重量及尺寸。
1.1课题的意义及国内外研究现状
铁路运输是国民经济发展的大动脉，承担客、货运输任务的原动力以内燃机车牵引、电力机车牵引、高铁牵引为主。内燃机车主要承担西北、西南以及东北等地线路的客、货运任务；在煤炭、石油化工等工况企业、内燃、电力牵引货运编组站、冰雪等严重自然灾害牵引、高铁救援等领域发挥着重要的作用。我国是世界上内燃机车保有量最多的国家之一，国内铁路内燃机车牵引用动力装置普遍以240、280系列中速柴油机为主，功率从2000马力到6000马力不等，燃油消耗率、排放等技术水平相对比较落后，铁路总公司2006年分别从美国引进了交流传动内燃机车，同时也增添了两款型号柴油机，即GEVO16、16V265H型柴油机。我国大力推进自主科技创新，为满足中国铁路行业发展的需要，实现国家对节能减排更高、更新的发展要求；综合提高行业的整体素质，为国民经济发展各行业而开发节能环保型内燃机车用柴油机。
1.1.1课题的来源
内燃机车是我国铁路运输的主型动力装置，其技术发展及革新经历了几代人的努力，目前我国内燃机车技术不断成熟，逐渐迈向轻量化、动力化及节能减排的更高目标发展，内燃机车逐渐由国内市场向海外市场演变。
原铁道部根据国务院、国家发改委2010年作出的我国装备制造业产业结构调整的工作部署和要求，结合目前我国铁路机车所具备的技术水平和制造能力，提出了加强技术管理的指导意见（运装技验[2010]653号）。一是机车制造要坚决贯彻国家产业发展政策和技术发展政策：大力组织采用大功率牵引变压器/柴油机、交流传动、网络控制、新型制动系统和驱动装置等先进技术的大功率交流传动机车生产。