发动机活塞销孔结构强度分析及改善
摘要
活塞是发动机中最重要的零部件之一，工作中要承受周期性热负荷和机械负荷冲击，活塞的工作状态直接决定着发动机的使用寿命。高温、高压的工作环境使承载最大机械应力的活塞销孔部位面临着更大的考验。活塞销座部位工作温度在200℃左右，活塞销与活塞销孔之间的磨擦还产生着高温负荷。因此有必要对活塞进行有限元计算分析，弄清活塞及其销孔处的机械应力分布规律，为改进设计提供依据。本文通过PRO/E建立活塞组的1/2实体模型。再运用ANSYS分析软件计算活塞的机械应力与变形，得出活塞销孔内侧应力集中，变形较大。并在此基础上，提出了活塞的结构改进措施，采用了在活塞销孔内嵌入铸铝青铜衬套。针对改进设计方案进行了有限元分析，结果表明该改进方案使得活塞销孔内侧的应力趋向均匀，改善了销孔的应力集中现象，降低了销孔表面应力峰值，达到了预期的效果。
关键词:活塞；机械应力；有限元
Abstract
One of the most important parts of an engine directly governing endurance is the piston,which periodicly bear the impact of heat load and mechanical load. High temperature, high pressure working environment make the piston pin hole bearing the maximum mechanical stress load position face even greater challenge. Piston boss works in the temperature of about 200 ℃, and the friction between the piston pin hole and piston pin also produces a high temperature load.Therefore，it is necessary to do the finite element analysis for the piston，clarify distribution of thermal stress and mechanical stress of the pistons to provide a basis for improving the design.This article establish piston range of 1/2 solid models by PRO/E.Then using ANSYS software to calculate mechanical stress and deformation of the piston, we obtain stress concentration inside the piston pin hole, and with a large deformation.In view of this, it proposes measures of improving piston structure design and adopts the structure of cast aluminum bronze embedded in the hole in the piston pin bushing. The results show that the program has made the stress inside the piston pin hole tend to be even，improved stress concentration phenomenon of the pin hole and reduced the surface stress peak of the pin hole and achieved the desired results.
Keywords:piston；finite element；mechanical stress
目录
1 引言 (1)
1.1 概述 (1)
1.2 国内外研究现状 (2)
1.3 课题研究的主要内容和方法 (3)
2 有限元基础理论及活塞组有限元模型的建立 (4)
2.1 有限元基础理论及ANSYS简介 (4)
2.1.1 有限元法概述 (4)
2.1.2 有限元法划分原则 (5)
2.1.3 ansys简介 (9)
2.2 活塞组有限元模型的建立 (10)
2.2.1 活塞组几何模型的建立 (10)
2.2.2 结构强度分析的基本概念 (14)
2.2.3 活塞组的受力模型 (17)
2.2.4 活塞组边界条件的确定 (21)
2.2.5 活塞组有限元模型 (21)
3活塞组应力及变形的研究 (23)
3.1 活塞组在机械载荷下的变形研究 (23)
3.2 活塞组在机械载荷作用下应力分析 (24)
4 活塞销孔结构改进后的有限元分析 (27)
4.1 衬套的材料及几何模型的确定 (27)
4.2 活塞组有限元模型的建立 (27)
4.3 活塞组的机械载荷及边界条件的确定 (28)
4.4 活塞组机械载荷下变形的分析 (28)
4.5 活塞组机械载荷下的应力分析 (30)
结论 (33)
展望 (34)
参考文献 (35)
致谢 (37)
1 引言
1.1 概述
发动机是一种将燃油化学能转变成为机械功的动力机械。这种能量转换是燃油在气缸中与空气充分混合进行燃烧，产生高温高压的工作气体，推动活塞、连杆、曲轴，从而使燃油化学能转变成机械功向外输出的。发动机经历了一百多年发展，虽然基本构造变化不大，但其性能和设计水平一直在不断提高，其燃油经济性、升功率、紧凑性、制造成本、可靠性和使用寿命等主要技术指标不断得到改善。近年来，为适应环境保护的要求，在减少其有害排放物、减少振动与噪声等方面也在不断地进步。
伴随着发动机转速和功率的提高，必然会带来缸内燃气爆发压力和温度增高。燃气爆发压力增加，一方面使得活塞、缸体和缸盖承受的机械负荷增大，导致活塞、缸体和缸盖因强度不足而产生破坏。另一方面压力升高过大，还会产生敲缸现象和增加发动机燃烧噪声。燃气温度升高，导致组成发动机燃烧室的受热零件热负荷增加，产生极大的热应力和热变形，温度过高还会导致受热零件材料强度和硬度急剧下降，降低其可靠性和使用寿命。
活塞是发动机工作条件最苛刻的零件之一，它在高速往复运动中传递着整个发动机原动力，承受着非常高的机械负荷和热负荷。活塞是制约发动机进一步强化的瓶颈之一。活塞设计好坏、加工精度的高低都会直接影响发动机经济性、可靠性、检修周期和使用寿命。温度过高会降低材料许用应力和强度，从而缩短活塞使用寿命和降低发动机性能。另外在热负荷和机械载荷作用下，活塞整体会发生变形，从而影响活塞与缸套之间的配合精度。
发动机工作时，各零件之间存在着多种运动形式，而且有的大运动组件之中还包含着微小的运动，在曲柄连杆机构中，活塞和缸套之间的往复运动过程中，就同时存在着活塞销和销孔间的旋转运动、活塞环和活塞环槽之间的旋转运动，这些零件间虽然没有很高的相对运动速度，但是存在着很大的作用力，这样，在相互接触之间就会产生接触应力和切向运动阻力—摩擦力，因而会造成摩擦损失，严重时，会在摩擦力的作用下造成零件的损坏。
活塞销与销孔间既然有相互运动且存在相互作用力，就一定存在摩擦力。这种摩擦力，虽然对发动机的有效效率没有多大的影响，但是，如果活塞销孔处的温度过高(活塞销孔温度超过1800℃)，活塞销与销孔之间的接触应力过大，就会破坏了二者之间存在的润滑油膜，使销孔表面和活塞销在局部形成干摩擦，将有可能导致活塞销孔表面拉毛、拉伤，使之不能正常工作；同时作用在销孔上机械应力过大，而此时活塞材料在高温下性能下降，有可能使活塞销孔产生裂纹，严重时会导致活塞销孔开裂、破碎，甚至损坏发动机机体。
对活塞进行热、力分析研究方法有多种，近年来，利用有限元技术对活塞进行热、力耦合研究越来越普遍。在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元法（FEM，FINITE ELEMENT METHOD）为解决发动机各零部件的分析计算问题提供了有效途径，它具有试验方法和理论解析方法无可比拟的优势，己经成为发动机性能研究的重要手段。在发动机产品设计实践中，有限元分析软件与CAD系统集成应用，缩短了发动机产品设计和分析周期，降低了发动机产品成本，提高了发动机产品可靠性。同时在发动机新产品制造前，通过模拟各种试验方案，预先发现潜在问题，从而减少试验时间和经费。如今有限元分析方法在活塞开发设计中已得到广泛应用，大大提高了活塞设计的可靠性，缩短了开发周期。
1.2 国内外研究现状
基于计算机技术发展和应用的普及，目前国外公司对活塞的机械疲劳研究多采用对比发动机耐久试验与活塞液压脉冲疲劳试验数据，以计算机仿真建模和有限元计算为支持，模拟热负荷及机械负荷等对活塞结构的影响，计算活塞的热机械应力，判定活塞的可靠性能。但由于技术保密的原因，国外研究机构对20世纪末期以后的活塞机械疲劳可靠性研究及相关文献处于保密状态，活塞材料S—— N曲线规律、新材料的研制、机械疲劳研究中的新技术等鲜见相关的文献报道。
国外对活塞销孔机械疲劳可靠性的试验研究包括发动机耐久性试验及活塞液压脉冲疲劳试验两种形式，部分研究机构还进行了销座部位的应力测试工作。国内外发动机公司对发动机强化试验的考核也有所不同。英国WELLWORTH公司以110%标定功率运转500小时，然后再进行500小时1100K最大扭矩试验，考核活塞销座、燃烧室边缘等部位是否出现裂纹;日本小松制作所对工程机械用柴油机进行了强化对比试验，柴油机以标定工况运转8000
小时后活塞销座出现裂纹，当以120%负荷运转时，2300小时活塞销座就出现了裂纹。国内各发动机公司及国家标准也有相关的试验考核规范。与发动机耐久性试验相比，考虑到高效、节能及便于分析的特点，国外各活塞专业公司更倾向于采用活塞液压脉冲疲劳试验来考核销座的可靠性。
活塞液压脉冲疲劳试验系统内的活塞由活塞销和连杆支撑，用两个独立油压控制系统对活塞施加脉动载荷，一个位于活塞顶部模拟气体压力，另一个位于活塞下侧模拟惯性力。ZOLLNER公司对柴油机活塞销孔可靠性进行的试验研究表明，采取滚压销孔表面工艺的活塞疲劳极限比圆柱形销孔提高63%，锥形活塞销孔结构的活塞疲劳极限较圆柱形销孔可提高60%，增加销孔椭圆度或采用减压弧结构对提高活塞销孔的疲劳极限影响甚小。
1.3 课题研究的主要内容和方法
(1) 利用PRO/E软件对活塞和销的1/2模型进行实体建模，并做适当的简化。
(2) 活塞受到的机械载荷主要有气体爆炸压力，往复惯性力，侧推力及连杆的支座反力。求出活塞在最恶劣工况下的载荷条件并进行简化，定义适当的边界位移条件，从而建立活塞组的有限元模型。
(3)分析活塞的有限元模型，求出最大应力及其位置，并求出活塞销孔处的应力分布及应力集中情况；同时分析活塞的变形情况和活塞销孔处的变形情况。
(4) 对活塞销孔结构进行改进，并进行分析，同改进前的应力分布和变形情况进行比较，并给出建议。
2 有限元基础理论及活塞组有限元模型的建立
2.1 有限元基础理论及ANSYS简介
2.1.1 有限元法概述
有限元法（FINITE ELEMENT METHOD，FEM），也称有限单元法或有限元素法，基本思想是将求解区域离散为一组有限的且按一定方式相互连接在一起的单元的组合体。有限单元法分析问题的思路是从结构矩阵分析推广而来的。起源于50年代的杆系结构矩阵分析，是把每一杆件作为一个单元，整个结构就看作是由有限单元（杆件）连接而成的集合体，分析每个单元的力学特性后，再组集起来就能建立整体结构的力学方程式，然后利用计算机求解。
有限元离散化是假想把弹性连续体分割成数目有限的单元，并认为相邻单元之间仅在节点处相连。根据物体的几何形状特征、载荷特征、边界约束特征等，单元有各种类型，节点一般都在单元边界上，节点的位移分量是作为结构的基本未知量。这样组成的有限单元结合体，并引进等效节点力及节点约束条件，由于节点数目有限，就成为具有有限自由度的有限元计算模型，它替代了原来具有无限多自由度的连续体。
在此基础上，对每一单元根据分块近似的思想，假设一个简单的函数来近似模拟其位移分量的分布规律，即选择位移模式，再通过虚功原理（或变分原理或其他方法）求得每个单元的平衡方程，就是建立单元节点力与节点位移之间的关系。
最后，把所有单元的这种特性关系，按照保持节点位移连续和节点力平衡的方式
集合起来，就可以得到整个物体的平衡方程组。引入边界约束条件后，解此方程就求得节点位移，并计算出各单元应力。
因此，完整的有限元分析（FEA）流程图如图2.1所示。
图2.1 有限元分析流程图
2.1.2 有限元法划分原则
(1)网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加，所以在确定网格数量时应权衡两个因数综合考虑。
图2.2 位移精度和计算时间随网格数量的变化
图2.2中的曲线1表示结构中的位移随网格数量收敛的一般曲线，曲线2代表计算时间随网格数量的变化。可以看出，网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有大的增加。当网格数量增加到一定程度后，再继续增加网格时精度提高甚微，而计算时间却有大幅度增加。所以应注意增加网格的经济性。实际应用时可以比较两种网格划分的计算结果，如果两次计算结果相差较大，可以继续增加网格，相反则停止计算。
在决定网格数量时应考虑分析数据的类型。在静力分析时，如果仅仅是计算结构的变形，网格数量可以少一些。如果需要计算应力，则在精度要求相同的情况下应取相对较多的网格。同样在响应计算P ，计算应力响应所取的网格数应比计算位移响应多。在计算结构固有动力特性时，若仅仅是计算少数低阶模态，可以选择较少的网格，如果计算的模态阶次较高，则应选择较多的网格。
(2)网格疏密
网格疏密是指在结构不同部位采用大小不同的网格，这是为了适应计算数据的分布特点。在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处)，为了较好地反映数据变化规律，需要采用比较密集的网格。而在计算数据变化梯度较小的部位，为减小模型规模，则应划分相对稀疏的网格。这样，整个结构便表现出疏密不同的网格划分形式。
图2.3是中心带圆孔方板的四分
之一模型，其网格反映了疏密不同的
划分原则。小圆孔附近存在应力集
中，采用了比较密的网格。板的
图2.3 带孔方板的四分之一模型
四周应力梯度较小，网格分得较稀。其中图B ，网格疏密相差更大，它比图A 的网格少48个，但计算出的孔缘最大应力相差L%，而计算时间却减小了360K 。由此可见，采用疏密
不同的网格划分，既可以保持相当的计算精度，又可使网格数量减小。因此，网格数量应
增加到结构的关键部位，在次要部位增加网格是不必要的，也是不经济的。划分疏密不同的网格主要用于应力分析(包括静应力和动应力)，而计算固有特性时则趋于采用较均匀的钢格形式。这是因为固有频率和振型主要取决于结构质量分布和刚度分布，不存在类似应力集中的现象，采用均匀网格可使结构刚度矩阵和质量矩阵的元素不致相差太大，可减小数值计算误差。同样，在结构温度场计算中也趋向于采用均匀网格。
(3)单元阶次
许多单元都具有线性、二次和三次等形式，其二次和三次形式的单元称为高阶单元。选用高阶单元可提高计算精度，因为高阶单元的曲线或曲而边界能够更好地逼近结构的曲线和曲而边界，且高次插值函数可更高精度地逼近复杂场函数，所以当结构形状不规则、应力分布或变形很复杂时可以选用高阶单元。但高阶单元的节点数较多，在网格数量相同的情况下由高阶单元组成的模型规模要大得多，因此在使用时应权衡考虑计算精度和时间。
图2.4是一悬臂梁分别用线性和_次三角形单元离散时，其顶端位移随网格数量的收敛情况。可以看出，但网格数量较少时，两种单元的计算精度相差很大， 图
2.4 不同阶次单元的收敛情况
这时采用低阶单元是不合适的。当网格
数量较多时，两种单元的精度相差并不很大，
这时采用高阶单元并不经济。例如在离散细
节时，由于细节尺寸限制，要求细节附近的网格划分很密，这时采用线性单元更合适。
增加网格数量和单元阶次都可以提高计算精度。因此在精度一定的情况下，用高阶单元离散结构时应选择适当的网格数量，太多的网格并不能明显提高计算精度，反而会使计算时间大大增加。为了兼顾计算精度和计算量，同一结构可以采用不同阶次的单元，即精度要求高的重要部位用高阶单元，精度要求低的次要部位用低阶单元。不同阶次单元之间或采用特殊的过渡单元连接，或采用多点约束等式连接。
(4)网格质量
网格质量是指网格儿何形状的合理性。质量好坏将影响计算精度。质量太差的网格甚至会中止计算。直观上看，网格各边或各个内角相差不大、网格而不过分扭曲、边节点位
于边界等份点附近的网格质量较好。网格质量可用细长比、锥度比、内角、翘曲量、拉伸值、边竹点位置偏差等指标度量。
划分网格时一般要求网格质量能达到某此指标要求。在重点研究的结构关键部位，应保证划分高质量网格，即使是个别质量很差的网格也会引起很大的局部误差。而在结构次要部位，网格质量可适当降低。当模型中存在质量很差的网格(称为畸形网格)时，计算过程将无法进行。图2.5是三种常见的畸形网格，其A单元的节点交叉编号，B单元的内角大于180°，C单元的两对点重合，网格面积为零。
图2.5 几种常见的畸形网格
(5)网格分界面和分界点
结构中的一些特殊界面和特殊点应分为网格边界或节点以便定义材料特性、物理特性、载荷和位移约束条件。即应使网格形式满足边界条件特点，而不应让边界条件来适应网格。常见的特殊界面和特殊点有材料分界面、几尺寸突变面分布载荷分界线(点)、集中载荷作用点和位移约束作用点等。
(6)位移协调性
位移协调是指单元上的力和力矩能够通过节点传递相邻单元。为保证位移协调，一个单元的节点必须同时也是相邻单元的节点，而不应是内点或边界点。相邻单元的共有节点具有相同的自由度性质。否则，单元之间须用多点约束等式或约束单元进行约束处理。图2.6是两种位移不协调的网格划分，图A中的节点1仅属于一个单元，变形后会产生材料裂缝或重叠。图B中的平面单元和梁单元节点的自由度性质不同，粱单元的力矩无法传递到平面单元。
图2.6 位移不协调的网格划分
1)网格布局
当结构形状对称时，其网格也应划分对称网格，以使模型表现出相应的对称特性(如集中质矩阵对称)。不刘一称布局会引起一定误差，如在图2.7中，悬臂粱截面相对轴对称，在对称载荷作用下，自由端两对称节点1、2的挠度值本应相等。但若分图所不对称网格，计算出的Y，=0.0346，YZ=0.0350。若改用图C所示的网格，则Y，和Y完全相同。
图2.7 网格布局对计算结果的影响
2)节点和单元编号
节点和单元的编号影响结构总刚矩阵的带宽和波前数，因而影响计算时间和存储量的大小，因此合理的编号有利于提高计算速度。但对复杂模型和自动分网而言，人为确定合理的编号很困难，日前许多有限元分析软件自带有优化器，网格划分后可进行带宽和波前优化从而减轻人的劳动强度。
2.1.3 ANSYS简介
ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；
分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；
后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。
2.2 活塞组有限元模型的建立
2.2.1 活塞组几何模型的建立
本文所分析的活塞燃烧室为凹坑形，位于活塞顶部的中央。计算时以1/2的活塞为分析对象，建立其三维模型。利用三维制图软件PRO/E建立活塞三维模型，然后再导入到有限元软件中进行网格划分和边界条件定义，为了减少单元数量以及大小单元尺寸差，忽略模型中一些对分析影响很小的特征，比如：活塞油孔、导油槽和微斜角等。用PRO/E建立此模型的优点是便于对活塞进行几何尺寸上的优化设计与结构上的改进，以及具有和有限元软件很好的接口。
1）活塞的几何建模及处理过程
活塞由于结构复杂，几何建模难度较大，这里需要考虑的因素较多。在活塞的几何模型建立过程中，既要考虑此模型建立的准确性，又要考虑几何模型对于建立有限元网格的可行性。针对本文采用的活塞，以弹性力学为依据，对于不失准确性的小结构进行适当简化、忽略，在满足准确性的要求下，也使网格的划分更加理想，使计算能够不失真，为以后的处理带来很大方便。这里有必要对一般意义上的几何模型和基于有限元的几何模型进行区分说明。一般意义上的几何模型只需要把原来的实体表达清楚便可以，当然这里包括尺寸表达清楚、空间位置表达清晰，此时不需要对表达方式进行选择，只要能够达到以上各点就可以。而基于有限元的几何模型与此有很大的差别，它不仅要把原来实体的尺寸以
及空间位置表达清楚，更需要注意的是此几何模型对于后面分析计算过程的可行性，这包括网格的划分、边界条件的附加、单元尺寸的合理性、分析计算结果的满意度等，这些都是此几何模型合理性及可行性的评判标准，这也是基于有限元的几何模型建立的困难所在。对于活塞这样结构复杂的零件，一般意义上的几何模型虽然能清楚表达原来的实体，但这离基于有限元的几何模型还有很大距离，它不能用于有限元分析，必须对其进行适当处理。
对于复杂实体（这里指活塞），基于有限元的几何模型必须注意遵循以下原则：
（1）尽量保持几何模型准确性，对于应力和变形来说作为影响因素的结构（这里指几何形状而言），哪些结构是不可忽略的，而哪些是可以忽略的，
必须区分清楚，进而使此模型在基于有限元分析合理可行的前提下，做到最大限度的准确性。
（2）对于重点分析计算的部位，如活塞顶部、裙部等，必须做到精益求精，使这些部位尽可能保持其完整性和准确全面性，以使计算分析能够准确完整。
（3）在构造几何模型同时就已决定以后规整网格划分的过程，此处有限
元网格划分是以点、线为基础，对于三维实体而言，是以部件（PART）为单位进行网格的拓展划分（CREEP），这就需要在几何建模同时，注意点、线、多义线和外廓线的分布和尺寸。如果这些因素的分布过密或尺寸相差过大（这里指相邻的单元），则可能导致网格划分的不均匀，单元比例失调，导致计算结果偏差，甚至有限元网格划分或有限元计算过程的终止，这也是建模过程中两个矛盾方面，一方面要尽量准确描述实体几何形状，这就需要应用较小的单元进行网格划分，而对于有限元计算程序而言，其计算容量（这里包括各种几何因素、特别是单元和节点的数目）是有限的，要使计算结果可行准确，不能应用过多的单元或过小的单元（过小的单元容易导致单元畸变）。对于活塞这样一个复杂的几何实体，要做到准确完整，更需相应的尝试和经验。
（4）在建造几何模型的同时，还需要考虑边界条件的附加，理论上对表
面的有限元单元逐节点或逐单元进行边界条件附加是可行的，然而事实上，尤其对于活塞这样一个结构复杂的零件而言，是非常困难的。所以这又要求在建模的同时，对于不同的边界条件给予不同的面或区域（这是针对三维的实体几何模型而言），使得边界条件的附加成为可能，也带来极大的方便性。
下面就本文使用的活塞具体建模过程作具体介绍：
◎活塞顶部的处理
汽油机活塞的头部形状较为复杂，本研究使用的活塞为圆形的凹坑顶部，凹坑位于活塞顶部的中央。活塞头部呈正圆锥形。为了便于划分网格，在顶面
过渡处省略圆角。
◎活塞环岸以及环区的处理
此处严格按照原有尺寸进行建模，但需说明对于尺寸极小的弧形斜度和台阶给予忽略，这些结构对于热力学分析的影响极小，但其又会导致网格划分的失败或计算结果的严重偏差，所以对它进行忽略。
◎裙部的处理
活塞裙部型线复杂，在具体的建模过程中，裙部按照实际尺寸进行建模。
◎底部的处理
底部由于结构不复杂，完全按照原来尺寸进行建模。
◎轴销座部位的处理
轴销座对于活塞整体不均匀变形有重要的影响，所以此处作精确建模，这也是保证变形计算结果的重要依据。
◎内腔的处理
内腔形状对于活塞顶部传入的热量导出起到很大作用，所以此处建模尺寸和形状基本按照原来尺寸和形状。
◎油孔、导油槽和微斜角、微圆角的处理
因为油孔、导油槽和微斜角、微圆角的尺寸均较小，而且其对于变形的影响极小，所以此处基本上都给予忽略。
2）活塞组几何模型的参数
活塞的基本参数如下表3.1：
表3.1 活塞基本参数
图3.1 活塞组的视图
3）活塞组的材料参数
活塞所处工作环境恶劣，因此对活塞材料性能要求较高，一般要满足下面几个条件：密度小、热膨胀系数小、好的耐磨性、机械性能、热传导性、良好的加工性能等。本文采用的材料基本参数如表3.2所示：
表3.2 材料的基本参数
2.2.2 结构强度分析的基本概念
1）一点应力状态
弹性力学基本公式被用来描述均匀、连续、各向同性弹性体的位移、应变、应力之间的互相关系以及它们与外负荷之间的关系，因此是零件强度计算的主要依据。
弹性体内任一点的应力状态可以用九个应力分量来描述，如图 3.2所示.其中z y x σσσ，，分别表示在直角坐标系上X ，Y ，Z 三个方向的正应力;zx yz xy τττ，，表示剪应力，其中第一个脚标表示剪应力作用截面的法线方向，第二个脚标表示剪应力的指向。根据剪应力互等定理，可以得出:zx xz zy yz yx xy ττττττ===，，。所以，九个应力分量中，只有六个是不同的。应力的正负号，通常按下列规则确定的:正应力以拉为正，压为负。剪应力，若其作用截面的外法线与某一坐标轴方向相同，其应力就以沿坐标轴的正方向为正，沿坐标袖的负方向为负;对于外法线与某一坐标轴方向相反的截面，其剪应力就以沿坐标轴负方向为正，沿坐标轴的正向为负。
图3.2 九个应力分量示意图
六个应力分量，可以用列阵}{σ表示，即
?????
?????????????????=zx yz xy z y x }{τττσσσσ （式3.1） 2）应变一位移方程 在给定负荷与温度分布的情况下，弹性体沿着X 、Y 、Z 方向的变形，可以分别用U 、V 、W 三个位移分量表示，它们通常是坐标X 、Y 、Z 的函数。在小变形的情况下，应变一位移的关系是线性的。描述任一点的应变状态可以用九个应变分量表示，即三个正应变和六个剪应变它们分别是:
????????????????????????????????????????+????+????+
????????=??????????????????????====z u x w y w z v x v y u z w y v x u }{xz zx
zy yz yx xy z y x ννννννεεεε （式3.2） 式中z y x εεε，，表示正应变;zx yz xy ννν，，表示剪应变。
3）应力应变方程
弹性体材料在满足各向同性、均匀、连续、完全弹性的前提下，应力一应变应符合广义胡克定律，即
????????
??????????????????????????------=??????????????????????zx yz xy y x z x z y z y x zx yz xy z x G 1G 1G 1E 1E 1E 1y τττμωμσσμσμσσμσμσσνννεεε）（）（）（ （式3.3）
2.2.3 活塞组的受力模型
1）活塞受力分析
活塞裙部在气缸内起着导向、承受侧推力和传热等作用。当发动机工作时，燃烧室气体压力推动活塞沿缸套轴线方向往复运动，在活塞裙部和缸套间形成润滑油膜，对活塞裙部产生法向压力。另外，还有活塞运动产生的惯性力和连杆对活塞的作用力等。由于活塞组件受力大且分布不均匀，因而变形问题十分突出。即使活塞与缸套之间的冷配缸间隙大小合适，在工作时活塞—缸套系统所产生的变形也会导致实际配缸间隙出现改变，从而引起活塞润滑特性变化。若变形后实际配缸间隙过小会使活塞产生擦伤，如果预留间隙过大则可能发生“敲缸”，所以研究活塞变形问题对改善活塞系统的性能具有重要意义。
对活塞的变形进行分析，首先应确定作用在活塞上的各种力，如图3.3所示。在这些力中FG 是由燃烧室中气体压力所产生的作用在活塞顶部的燃气压力；F 是由流体动压行为和表面微凸峰接触引起的作用在活塞主次推力边上的法向压力，M 为F 作用在活塞销中心线上的力矩；FF 是由流体动压行为和表面微凸峰接触引起的作用在活塞主次推力边上的摩擦力，MF 为FF 作用在活塞销中心线上的力矩；IC _F 和IP F _分别为活塞往复运动引起的活塞惯性力和销惯性力，
IP IC F F ,和IC M 分别为活塞二阶运动引起的活塞惯性力、惯性力矩和销惯
性力； F 为连杆作用在活塞上的力，其方向始终沿连杆长度方向。
图3.3 作用在活塞上的力和力矩 图3.4 活塞受力示意图
ISB6.7L汽车发动机活塞加工工艺及夹具设计 系部：机电工程系 学生姓名：朱艳 专业班级：机电13D2班 学号： 131012244 指导教师：于霜 2016年 1 月 20 日
声明 本人所呈交的ISB6.7L汽车发动机活塞加工工艺及夹具设计，是我在指导教师、公司领导、同事的指导下独立进行分析研究所取得的成果。本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明 并表示谢意。 作者签名： 日期：
【摘要】 现在敏捷制造、快速原型制造、快速模具工装制造技术已经成为内燃机零件工业特别是活塞行业竞争的焦点。因此，针对各种内燃机活塞机械加工工艺过程的广泛探索，从而缩短或简化工艺流程、提高产品质量、降低生产制造成本也变得越来越重要。本毕业设计论文通对分析活塞加工技术的发展、活塞的结构特点、活塞各个工作面的加工特征及其工作环境，确定了ISB6.7L活塞的加工方案及加工过程。并对精镗销孔夹具定位与夹紧进行了设计，分析其工作原理，以及在夹具设计过程中应该注意的问题。并分析论证其可行性。 关键词：发动机活塞加工工艺夹具设计 Title The Engine Piston Processing Technology and Fixture Design Of ISB6.7L Automobile Abstract Now the agile manufacturing, rapid prototyping and rapid tooling die & mould manufacturing technology has become the focus of internal combustion engine parts industry, especially the piston industry competition.Therefore, in view of all kinds of internal combustion engine piston machining process widely, thus shortening or simplified technological process, improve product quality, reduce the production cost is also becoming more and more important.The graduation design paper through the analysis of the piston processing technology development, the structure characteristics of piston, piston each working face processing characteristics and its working environment, determine the processing scheme and processing process of ISB6.7L piston.And the fine boring and pin hole positioning and clamping jig design, analyzes its working principle, and the problems should be noticed in the process of fixture
机务人员结构分析报告 在民航行业中，机务维修工作是一项极其重要的工作，是保证飞行安全的基础。机务维修涉及专业面广，工种复杂，技术难度大，质量要求高，是高风险、高技术、高投入的技术密集型的行业。机务维修工作，安全生产是起点，安全飞行是目标，机务维修的一切工作都是紧密围绕安全这个主题，机务维修人员每天所从事的每项工作都与安全息息相关。然而，在支线机场普遍都是一支小小的机务维修队伍来全面担负着航空公司飞机在该航站的短停航线维护维修及其他相应的保障工作。他们工作的好坏不仅会直接影响到机场的服务质量和经济效益，还有关系到航空飞行安全、甚至是旅客的生命财产安全。但目前绝大部分支线机场的机务维修队伍都或多或少地存在着一些建设和发展的困境，困扰着机务维修人员的思想、行动和生活，亟待各方力量一道去共同破解。下面，笔者根据自己多年机务维修基层管理的经验，并结合一些兄弟支线机场机务维修的具体情况，就机务维修队伍建设和发展的问题谈一些个人肤浅的看法，请大家多加指正。 一、支线机场机务维修队伍的现状和困境 安全是机务维修工作永恒的主题，也是民航工作永恒的主题。由于机务维修行业特有的标准和规范要求极为严格，加上支线机场自身条件的限制及社会大环境的影响，使支线机场机务维修队伍建设和发展遇上了前所未有的困境。主要表现在以下几个方面：
第一、机务维修队伍结构普遍不合理，整机放行人员紧缺。 首先从年龄结构上就呈现青黄不接的现象。在大多数支线机场机务维修队伍里，多为四、五十岁的老同志带着一些二十多和三十刚出头的小伙在干活，老同志多为该机场开航就招进来的那一批、并一直坚守留下来的机务维修，目前他们绝大多数都是在技术骨干和管理人员岗位上。新的同志则是近年来由于支线机场航班量快速增长，出现了人手极为紧张的情况下，迫不得已才招进来的。 其次是在支线机场存在整机放行人员与一般勤务人员的比例严重不协调的现象，普遍是机务勤务人员相对多点，整机放行人员却极少，甚至有的支线机场就那么一至两个人顶着，连有事要倒班、替班都没办法开展。 再次，即使这么有限的放行人员也未必有工作积极性。由于很多支线机场在薪酬上考虑的仅仅是同岗同酬，也就是说只要我是整机放行人员、我就可以拿到整机放行人员岗位的工资，至于我持有的机型执照多少与自身岗位工资无关。于是，部分放行机务维修人员考虑到多放飞机多担责任的因素，只要有一两种机型执照，就不愿意再去考取更多的机型执照，从而导致有的支线机场有些执飞的机型机场机务维修没人能签字放行，仍需航空公司自带随机机务维修来放行的现象。 第二、机务维修人员普遍觉得人手紧张、工作任务重压力大。
杭州电子科技大学 毕业设计（论文）开题报告题目转向节的结构设计和强度分析 学院机械工程学院 专业车辆工程 姓名吴志军 班级车辆二班（07010512） 学号07010570 指导教师胡彦超
一、本课题国内外研究动态及选题的依据和意义 （一）课题研发背景 汽车是重要的运输工具，是科学技术发展水平的标志。同时也是20世纪最显著的人文标志之一。它改变了人们的生活方式、时空和价值观念。为人类社会的物质财富和精神文明做出了巨大的贡献。汽车是产业关联度高、规模效益明显、资金和技术密集的重要产品，又是唯一兼有大批量、高精度、群众性消费特征的全球化产业，也是唯一的一种零件以万计、产量以百万计、保有量以亿计，并惠及全人类的高科技产品。汽车工业由于其资金密集、技术密集、人才密集、综合性强、经济效益高的特点，使得世界各个工业发达国家几乎无一例外地把汽车工业作国民经济的支柱产业。汽车的研制、生产、销售、运营，与国民经济许多部门都息息相关，对社会经济建设和科学技术发展起着重要的推动作用。 转向节是汽车上的关键零件，它既支撑车体重量，又传递转向力矩和承受前轮刹车制动力矩，因此对其机械性能和外形结构要求严格，是汽车上的重要安全零件之一。转向节包括转向节轴和转向节臂。转向节一般采用锻造毛坯件，经机械加工成为一个复杂的空间受力件。转向节圆锥轴上装有一对单列圆锥滚子轴承，使转向节与前轮毂、前轮制动器相连。其圆锥轴端采用螺母紧固轴承与轮毂，这样就能使转向节承受来自地面的支承力、滚动阻力和制动力。其上端球销通过纵向拉力杆与车架连接于一体，并与整车相连，从而约束了转向节沿x、y方向的位移和转动，使其仅能沿z方向移动和旋转。转向节的转向节臂上有两个球头销分别与转向纵拉杆、横拉杆相连以保证左右两轮同步转向。由此可见，转向节承受着车辆转向系统较大的负荷。 （二）转向节国内外研发现状 由于汽车转向节使用的重要性和形状的特殊性，国内外对转向节的结构和强度分析予以高度的重视，对其进行了深入的研究，取得了一定的研究成果。 在国内，北京机电研究所、吉林工业大学、机械工业部第四设计院、中国重汽公司、山东光岳转向节总厂、安庆百协锻造厂等单位对转向节进行了比较深入研究。郑州轻工业学院机电工程学院的韩国立等提出了概率有限元分析，并得出影响其可靠性的主要因素是外负荷和弹性模量。河南师范学院的冯彬彩建立了斯太尔转向节的实体模型，并对转向节的受力依照紧急制动工况、侧滑工况和越过不平路面工况等三种危险工况进行强度分析。合肥工业大学机械与汽车工程学院的张红旗等实用ANSYS对客车转向节进行了受力分析。天津大学武一民等利用NSRAN—PARTAN对农用车转向节结构进行了有限元计算，并对结构变化对应力分布的影响进行了计算．同济大学汽车学院的蔡智健等通过有限元建立某轿车转向节模型。机械加工方面，佳木斯煤矿机械厂的张风岩等对转向节的机械加工进行了有效的研究，极大提高了生产效率。这些研究工作对汽车转向节设计生产提供了宝贵的经验。
1 汽车发动机活塞销的零件图如下 Y///////////////A V///////////////A-------- 苇------ * 80^0,1 耳 图1汽车发动机活塞销零件尺寸图 连杆
2 服役条件与性能分析 活塞销（英文名称：Piston Pin）,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，把活塞承受的气体作用力传给连杆。为了减轻重量，活塞销一般用优质合金钢制造，并作成空心。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。本次设计选用内孔为原形的活塞销。 服役条件：（1）高温条件下承受周期性强烈冲击和弯曲、剪切作用（2）销表面承受较大的摩擦磨损。 失效形式：由于承受周期性的应力，使其发生疲劳断裂和表面严重磨损。性能要求：（1）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；（2）具有足够的冲击韧性；（3）具有较高的疲劳强度。 3 技术要求 活塞销技术要求: ①活塞销全部表面渗碳，渗碳层深度为0.8?1 . 2mm渗碳层至心部组织应 均匀过渡，不得有骤然转变。 ②表面硬度58?64 HRC,同一个活塞销上的硬度差应w 3 HRC。 ③活塞销心部硬度为24 ?40 HRC。 ④活塞销渗碳层的显微组织应为细针马氏体，允许有少量均匀分布的细小粒状碳化物，不得有针状和连续网状分布的游离碳化物存在。心部的针状应是低碳马氏体及铁素体。
人力资源分析报告 第一部分：人力资源状况综述 1.公司的人力资源现状 公司现有员工162人，其中，全职人员71人，劳务工及兼职人员91人；管理人员14人，占8.6%；市场人员9人，占5.6%；技术人员16人，占9.9%；行政辅助人员35人，占21.6%；生产人员88人，占54.3%。根据公司人员结构比例，市场人员、技术人员、管理人员基本符合公司议定程度，以及相应管理需求对人才的基本要求，行政辅助人员可适当调减。公司现有人员年龄比例分别是35岁以下人员111人占70%，35—40岁人员18人占9%，40以上人员33人占21%。
（1）管理人员 管理人员是指包括公司董事长、总经理、副总经理和部门经理、车间主任在内的14人。 公司管理队伍的年龄结构较为合理，管理人员年富力强，平均年龄38岁，
（3）市场人员
3．上半年度用人成本 公司上半年度合计发放薪资173.4万元，薪资费用率为9.44%，月平均人数164人，人均薪资0.18万元；与去年同期相比，薪资发放增加了49万元，增长率39.4%，人员增加24人，增长率16.8%，业绩增加266.9万元，增长率20.27%，其中因管理人员增加所占的比重比较大，这与公司的人才结构调整有关。详细见附表 第二部分工作总结 上半年度工作主要围绕公司年度经营目标及考核目标展开，加强人力资源开发管 理，强化优胜劣汰，建立“能者上，庸者下，平者让”的竞争机制，并以劳动合 同续签为契机，完善管理，创造一个良好的用人环境，促进人力资源的优化配置： 1.人事管理工作 企业发展的最终目的是为了争取效益，获得利益最大化，而不合格人员留用将会阻 碍企业的发展，前期通过摆事实讲道理及有效的考核方案，对8人进行劝退工作，让他们走的高高兴兴；同时成功引进12名大学生，其中有5人已作为重点培养对
活塞销（英文名称：Piston Pin） ，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，把活塞承受的气体作用力传给连杆。为了减轻重量，活塞销一般用优质合金钢制造，并作成空心。 活塞销的功用及工作条件 一般国内使用的活塞销孔内会有台阶或者凹槽，还有一种是实心活塞销。国外使用的活塞销内孔是直的。 活塞销的内孔形状： 活塞销的内孔形状主要有圆柱形，两段截锥形，以及两段截锥形和一段圆柱的组合形。 活塞销的功用及工作条件： 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。 活塞销材料及结构 活塞销的材料一般为低碳钢或低碳合金钢，如20、20Mn、15Cr、20Cr或20MnV 等。外表面渗碳淬硬，再经精磨和抛光等精加工。这样既提高了表面硬度和耐磨性，又保证有较高的强度和冲击韧性。 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。 活塞销检验国标 1.金相检验。JB/T 8118.2-1999 2.探伤检验。JB/T 8118.3-1999 活塞销的连接形式 半浮式活塞销 半浮式活塞销：活塞销与活塞销座和连杆小头之间只有一者可以自由旋转另一者相互固定的连接形式 全浮式活塞销 全浮式活塞销：活塞销与活塞销座和连杆小头之间都可以自由旋转的连接形式。 活塞销发出异响的判断和处理
2017年1-8月人力资源工作总结 1.公司人力资源基本情况 截至2017年8月31日，公司员工总人数为134人，其中公司领导为2人，行政人事部为14人；销售公司为21人；生产部71人；质检部9人；仓库9人；财务4人；供应部2人；技术部2人。人数最多的部门是生产部，占公司总人数的53%其次是销售公司，占公司总 人数的16% 生产部人员基本情况：管理人员 4人，机修人员5人，复合工段15人，大分切工段12 人，小 分切工段6人，印刷工段7人，制袋 工段9人，包装工段12人，保洁1人。 □公司领导■行政人事部HfflW 16% 公词口生产韶■仓库 ■頂检部■财务 处 口供应、技术 我公司各部门现有人员百分比 1.1性别结构 从整体来看，公司以女性员工居多，占公司员工总人数的 60%其中，公司生产部女性员工占部门总人数的66%销售公司目前以女性居多，占部门总人数的57%主要是因为销售公司内勤人员均为女性；质检部员工皆为女性。仓库从岗位的要求，以男性员工居多。 公司管理层共14人，男性员工居多,为11人，占管理层总人数的78.6%。 1.2学历结构 公司本科及以上学历的人员有20人，占公司总人数的14.9%，大专学历的人员有21人, 占公司总人数的15.7%，高中、中专、技校学历的人员有 36人，占公司总人数的26.9%，初中及以下学历的人员有57,占公司总人数的42.5%。其中，管理层中：大专及以上学历的人员有12人，占管理层总人数的85.7%；销售公司：大专及以上学历的人员占销售公司总人数的81%生产部：高中、中专、技校及以上学历的人员占生产部总人数的41%
综上，大专及以上学历的人员仍集中在管理层及销售公司，相对于实现公司的集团化、_____ 多元化的发展战略仍显管理人才储备不足。我行政人事部在下一阶段工作中须结合公司发展战略，重新审视公司现阶段及未来五年发展所需要的人才，并努力招聘到高素质人才。 本科及以上 ■大专 技校 ■初中及以下 26-乃 上图为我公司各学历层次的人数占公司总人数的百分比 1.3年龄结构 我公司员工年龄在18-32岁的人员有87人，占总公司人数的65% 43岁以上的人员18 人，占公司总人数的13%其中，生产部年龄划分：16-22岁的有9人，23-27岁的有12人， 28-32岁的有27人，33-37岁的有12人，38-42岁的有7人，42岁以上的有4人，年龄在 38岁以上的员工主要集中在制袋和包装工段，这两个工段的技术要求相对较低，聘用年纪稍大的员工对公司的正常运营影响不是很大，但对于提拔技术骨干及班长有一定的难度，不利于公司的持续发展，在以后的招聘中会注意这个问题。 从整体上看，我公司人员处于年轻化状态，但是从各部门实际情况来看，有个别部门年龄结构偏大，如仓库装卸工，行政人事部门卫、食堂人员，主要是基于工作性质的要求，，年纪都在43岁以上，基本能满足现在工作的需要。
活塞设计 6.1 活塞的材料共晶硅铝合金制造活塞的材料应有小的密度以及良好的摩擦性能(减摩性和耐磨性)。常用材料为铝硅合金，。共晶铝硅合金具有满意的综合性能，工艺性良好，应用最为广泛。过共晶铝硅合金中的初生硅晶体使耐热性、耐磨性改善，膨胀系数减小，但加工工艺性恶化。过共晶铝硅合金广泛用于高热负荷活塞。 6.2 活塞主要尺寸设计15 6.2.1 活塞高度H H=1D 选择H=84mm 6.2.2 压缩高度H H1=0.5D选择H =42mm6.2.3 火力岸高度h h=0.07D=5.965mm 选取h=6mm 6.2.4 环带高度现代四行程发动机一般采用二道气环和一道油环。气环的厚度一般为2.0～3.0mm(《汽车发动机设计》p308)。环岸要求有足够的强度，使其在最大气压下不致被损坏。第一道环的环岸高度b 一般为1.5～2.5c（c 指环槽高度），第二道环的环岸高度b 为1～2c。第一环岸高C1=0.03～0.04D=0.04*84=3.4mm 取4mm 为2.0～3.0mm取2.0mm 为2.0～3.0mm取2.0mm 油环为4.0～6.0mm取4.0mm 则环带高度为16mm6.2.5 活塞顶部厚度δ为0.06~0.10D ＝8mm。6.2.6 活塞侧壁厚度及内部过渡圆角活塞头部要安装活塞环，侧壁必须加厚，一般取（0.05~0.1）D，取0.1D，厚度则为16 8mm 为改善散热状况，活塞顶与侧壁之间应该采用较大的过度圆角，一般取R=0.05~0.1D 则圆角半径取为8mm 6.2.7 活塞销座间距B=0.35-0.40D 取0.4 则活塞销座间距为34mm 有关活塞的尺寸设计结果：名称数值单位压缩高度取H1 42 mm 环带高度H3 16 mm 火力岸高度H4 mm总高度84 mm mm内圆直径D’66 mm 外圆直径D 82 mm 第一道环的环岸高度b1 mm第二道环的环岸高度b2 mm第一道环槽高度C1 mm第二道环槽高度C2 mm环槽深度mm6.3 活塞裙部及其侧表面形状的设计活塞裙部及其侧表面形状设计的关键，在于保证裙部有足够的贴切合面积和良好的润滑条件，以及保证发动机在不同工况下都具有最小的活塞间隙。6.3.1 裙部椭圆1）、将裙部设计成椭圆。2）、将销座附近的裙部外侧部位设计成凹陷状。裙部椭圆的规律：为了使活塞在正常工作温度下于气缸壁之间保持右比较均匀的间隙，不至于在气缸内卡死或是引起局部磨损，必须在常温下预先把活塞裙部的横断面加工成椭圆形，其长轴垂直于活塞销轴线方向，其矩轴于长轴的差值视发动机的不同而不同，一般为0.08～0.025mm。为了视铝合金活塞在工作状态下（热态）接近一个圆柱形，害必须把活塞做成上小下大的近似圆锥形。其锥度视发动机的不同而不同，一般为0.05～0.1mm。实际取Δ：对活塞下下部和头部取0.1mm；对活塞裙中部取0.08mm 6.3.2 配缸间隙17 为了视铝合金活塞在工作状态下（热态）接近一个圆柱形，害必须把活塞做成上小下大的近似圆锥形。其锥度视发动机的不同而不同，一般为0.05～0.1mm。活塞顶部间隙：0.240mm（活塞销中心平面内）；0.210mm垂直于活塞销中心线平面内活塞裙部间隙：0.09mm （活塞销中心平面内）；0.04mm垂直于活塞销中心线平面内6.4 活塞头的质量计算对活塞进行简化变成可计算体积的几何体，从而计算出其体积和质量。简化图如下。活塞的质量在估算时，将活塞当作薄壁圆筒处理。活塞其中D——为活塞的外径，D=84mm t——为活塞的厚度，t=8mm H——为活塞的高度，H=(0.8~1.0)D=84mm 故可知活塞的质量为m活塞=227.8g 活塞销的设计活塞工作时顶部承受很大的大气压力，这些力通过销座传给活塞销，再传给连杆。因而活塞销座和活塞销的设计必须保证足够的强度、足够的承压面积和耐磨性。 7.1 活塞销的材料活塞销一般用低碳钢或低碳合金钢（如20Cr）制造，经表面参碳淬火处理，以提高表面硬度，使中心具有一定的冲击韧性。表面需进行精磨和抛光。7.2 活塞销与销座的结构设计活塞销孔轴线18d=（0.25~0.3）D=0.3D=25.5mm 取25mm d0=(0.6~0.79)d=0.6d=15mm l=(0.8~0.9)D=0.9D=75.6 取76mm 活塞销外径d =15。活塞销长度l=76mm。7.3 活塞销与销座的配合活塞顶所承受的气压力通过活塞销座和活塞销传给连杆。由于结构上的限制，活塞销直径d不可能超过0.4D(表11-1)，活塞销的长度不可能超过0.85D，因此活塞销总的承压面积极为有限，还要在活塞销座与连杆小头衬套之间合理分配。所以，不论在销与销座之间，还是在销与连杆之间，承压面积都很小，表面比压很高。加上活塞销与销座或活塞销与连杆衬套之间相对运动速度很低，液体润滑油膜不易形成。在这种高压低
活塞发动机的基本分类[3D图] ※按燃料分类：汽油机与柴油机 汽油机转速高、质量小、噪音小、启动容易，采用点燃式，多用在汽车、飞机上。柴油机压缩比大、热效率高，采用压燃式，多用在汽车、船舶、发电机上。除汽油和柴油外，酒精、煤油、蓖麻油等也可作为内燃机燃料，只是不常见。 ※按工作循环分类：四冲程与二冲程
四冲程内燃机的一个工作循环分为吸气、压缩、做功、排气四步，期间活塞上下运动4次，曲轴转2圈。二冲程内燃机的结构要简单得多，活塞上下运动2次就完成一个工作循环，期间曲轴只转1圈。二冲程内燃机在单位时间内做的功比四冲程内燃机多一倍，所以同样功率下，二冲程内燃机的体积比四冲程的小，重量也更轻，但缺点也很明显，比如耗油量高、热效率低、振动大、故障率高等。现代汽车和拖拉机广泛使用四冲程内燃机，而摩托车两者兼有。 ※按冷却方式分类：水冷式与风冷式 水冷发动机的汽缸体和汽缸盖中有冷却水套，其中有水循环流动给发动机降温；风冷发动机的汽缸体和汽缸盖上有许多散热鳍片，靠空气的流动给发动机降温。水冷发动机工作可靠、冷却效果好，被广泛用于汽车和拖拉机发动机；风冷式结构简单，多见于摩托车和飞机发动机。 ※按汽缸数分类：单缸与多缸
仅有一个汽缸的发动机称为单缸发动机，多见于摩托车和小型拖拉机。有两个及以上汽缸的称为多缸发动机，被现代汽车、坦克、大中型拖拉机所广泛采用。 ※按进气方式分类：自然吸气式与增压式 汽油机一般采用自然吸气式；柴油机为了提高功率经常采用增压式。 ※按汽缸排列方式分类：单列与双列
直列式发动机（Line Engine）的所有汽缸都排成一列，优点是结构简单、成本低，缺点是功率较小、不适合6缸以上的发动机采用。 用于现代轿车的有L3、L4、L5、L6发动机（L代表直列，后面的数字代表汽缸数），普通轿车多用L4发动机。下图是宝马的L6发动机：
上市公司投资价值分析报告参考框架 一、公司背景及简介 1、成立时间、创立者、性质、主营业务、所属行业、注册地； 2、所有权结构、公司结构、主管单位； 3、公司重大事件（如重组、并购、业务转型等）。 二、公司所属行业特征分析 1、产业结构： ①该行业中厂商的大致数目及分布； ②产业集中度：该行业中前几位的厂商所占的市场份额、市场占有率的具体数据（一般衡量指 标为四厂商集中度或八厂商集中度）； ③进入壁垒和退出成本：具体需要何种条件才能进入，如资金量、技术要求、人力成本、国家 相关政策等，以及厂商退出该行业需花费的成本和转型成本等。 2、产业增长趋势： ①年增长率（销售收入、利润）、市场总容量等的历史数据； ②依据上述历史数据，及科技与市场发展的可能性，预测该行业未来的增长趋势； ③分析影响增长的原因：探讨技术、资金、人力成本、技术进步等因素是如何影响行业增长的，并比较各自的影响力。（应提供有关专家意见）。 3、产业竞争分析： ①行业内的竞争概况和竞争方式； ②对替代品和互补品的分析：替代品和互补品行业对该行业的影响、各自的优劣势、未来趋势； ③影响该行业上升或者衰落的因素分析； ④分析加入WTO对整个行业的影响，及新条件下其优劣势所在。 4、相关产业分析： ①列出上下游行业的具体情况、与该行业的依赖情况、上下游行业的发展前景，如可能，应作 产业相关度分析； ②列出上下游行业的主要厂商及其简要情况。 5、劳动力需求分析：
①该行业对人才的主要要求，目前劳动力市场上的供需情况； ②劳动力市场的变化对行业发展的影响。 6、政府影响力分析： ①分析国家产业政策对行业发展起的作用（政府的引导倾向、各种优惠措施等）； ②其它相关政策的影响：如环保政策、人才政策、对外开放政策等。 三、公司治理结构分析 1、股权结构分析：列出持股10%（必要时列出10%）以上的股东，有可能应找到最终持有人； 2、是否存在影响公司的少数股东，如存在分析该股东的最终持有人等情况，及其在资本市场上 的操作历史； 3、“三会”的运行情况：如股东大会的参加情况、对议案的表决情况、董事会董事的出席情况、表 决情况、监事会的工作情况及其效率； 4、经理层状况：总经理的权限等； 5、组织结构分析：公司的组织结构模式、管理方式、效率等； 6、主要股东、董事、管理人员的背景、业绩、声誉等； 7、重点分析公司第一把手的情况（教育背景、经营业绩、任职期限、政府背景）其在公司中的 作用； 8、分析公司中层管理人员的总体情况，如素质、背景、对公司管理理念的理解、忠诚度等。 四、主营业务分析 1、主导产品 ①名称、价格、质量、产品生命周期、公司规模、特许经营、科技含量、占有率、专利、商标、发展战略、市场定位、消费群等； ②生产周期、库存量、周转率等； ③销售方式； ④设计能力、年产能力、实际生产量； ⑤广告投入数量及方式； ⑥客户反馈； ⑦同类产品的差别。
公司人员结构分析汇报 一、人员现状: 公司共有岗位 36个,定编 88人,其中兼职 2人,现有员工 83人。全公司员工平均年龄31岁,其中 45岁以上老员工 12人, 占 14.5%, 35-45岁的 20人,占 24%, 35岁以下青年员工51人, 占 61.5%。从文化结构上来看,大学本科学历 2人,占 2.4%,大专学历 13人,占 15.7%,高中、中专学历 38人,占 45.8%,初中以下学历 30人,占 36.1%。员工构成中以近几年高中、中专毕业生以及 初中学历的中青年员工为主要成份。具体岗位情况详见附表 二、存在问题: 1、人员素质程度不高、个人观念意识太重,缺乏团队意识和协作精神; 事例 :女生换宿舍问题及引起的连锁问题、宿舍内丢失物品问题。 通过分析公司大部分员工学历层次较低,人员素质程度不高,个 人观念意识太重,缺乏团队意识和协作精神才出现了上面的问题。 建议:通过素质培训、知识培训、各层面人员的面谈沟通 , 正确引 导员工思想发展方向,以加强员工的素质 ; 积极组织一些集体活动, 以提高员工的团队意识和协作精神。 2、中层管理人员素质和管理水平较低 ; 体现在:所辖员工不服从工作安排和管理;对非所辖员工随意指示安排工作。 麦肯锡公司的一项调查表明:有的公司能保持持续发展和改革, 达到更高的业绩,关键的因素不在于高级管理者,而在于一批具有高 素质和管理才能的中层管理者和专业人才。可见中层管理人员在企业 中起中流砥柱的作用,他们不同于一般员工,他们的素质高低,在很 大程度上影响一般员工的职业行为。甚至关系企业发展的成败,因此 对中层管理者的素质,要有更高层次的特殊的要求。虽然不同规模的
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发动机活塞销孔结构强度分析及改善 摘要 活塞是发动机中最重要的零部件之一，工作中要承受周期性热负荷和机械负荷冲击，活塞的工作状态直接决定着发动机的使用寿命。高温、高压的工作环境使承载最大机械应力的活塞销孔部位面临着更大的考验。活塞销座部位工作温度在200℃左右，活塞销与活塞销孔之间的磨擦还产生着高温负荷。因此有必要对活塞进行有限元计算分析，弄清活塞及其销孔处的机械应力分布规律，为改进设计提供依据。本文通过PRO/E建立活塞组的1/2实体模型。再运用ANSYS分析软件计算活塞的机械应力与变形，得出活塞销孔内侧应力集中，变形较大。并在此基础上，提出了活塞的结构改进措施，采用了在活塞销孔内嵌入铸铝青铜衬套。针对改进设计方案进行了有限元分析，结果表明该改进方案使得活塞销孔内侧的应力趋向均匀，改善了销孔的应力集中现象，降低了销孔表面应力峰值，达到了预期的效果。 关键词:活塞；机械应力；有限元
Abstract One of the most important parts of an engine directly governing endurance is the piston,which periodicly bear the impact of heat load and mechanical load. High temperature, high pressure working environment make the piston pin hole bearing the maximum mechanical stress load position face even greater challenge. Piston boss works in the temperature of about 200 ℃, and the friction between the piston pin hole and piston pin also produces a high temperature load.Therefore，it is necessary to do the finite element analysis for the piston，clarify distribution of thermal stress and mechanical stress of the pistons to provide a basis for improving the design.This article establish piston range of 1/2 solid models by PRO/E.Then using ANSYS software to calculate mechanical stress and deformation of the piston, we obtain stress concentration inside the piston pin hole, and with a large deformation.In view of this, it proposes measures of improving piston structure design and adopts the structure of cast aluminum bronze embedded in the hole in the piston pin bushing. The results show that the program has made the stress inside the piston pin hole tend to be even，improved stress concentration phenomenon of the pin hole and reduced the surface stress peak of the pin hole and achieved the desired results. Keywords:piston；finite element；mechanical stress
ansys有限元强度分析 一、实验目的 1 熟悉有限元分析的基本原理和基本方法； 2 掌握有限元软件ANSYS的基本操作； 3 对有限元分析结果进行正确评价。 二、实验原理 利用ANSYS进行有限元静力学分析 三、实验仪器设备 1 安装windows XP的微机； 2 ANSYS11.0软件。 四、实验内容与步骤 1 熟悉ANSYS的界面和分析步骤； 2 掌握ANSYS前处理方法，包括三维建模、单元设置、网格划分和约束设置；3掌握ANSYS求解和后处理的一般方法； 4 实际应用ANSYS软件对六方孔螺钉头用扳手进行有限元分析。 五、实验报告 1）以扳手零件为例，叙述有限元的分析步骤； 答：（1）选取单元类型为92号； （2）定义材料属性，弹性模量和泊松比；
建立模型。先生成一个边长为0.0058的六边形平面，再创建三条线，其中z向长度为0.19，x向长度0.075，中间一段0.01的圆弧，然后把面沿着三条线方向拉伸，生成三维实体1如题中所给形状，只是手柄短了0.01；把坐标系沿z轴方向平移0.01，再重复作六边形面，拉伸成沿z轴相反方向的长为0.01的实体2；利用布尔运算处理把实体1和2粘接成整体。 （4）划分网格。利用智能网格划分工具划分网格，网格等级为4级。
（5）施加约束。在扳手底部面上施加完全约束； （6）施加作用力。在实体2的上部面上施加344828pa（20/（0.01*0.0058））的压强，在实体2的下部面的临面上施加1724138pa(100/0.01/0.0058)的压强；
（7）求解，进入后处理器查看求解结果，显示应力图。 2）对扳手零件有限元分析结果进行评价； 答：结果如图所示： 正确的显示出了受力的最大位置及变形量，同时给出了各处受力的值，分析结果基本正确，具有一定的参考意义。
汽车发动机活塞材质的选取及发展趋势 活塞被称为发动机的心脏。它是发动机中最重要的零件之一。其功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。在发动机工作时，活塞直接与瞬时温度2200摄氏度的高温气体接触，其顶部温度达300℃~400℃，且温度分布不均匀；在做功行程时活塞顶部承受着很大的气体压力，汽油机达4MPa~5MPa，柴油机高达8MP~9MPa，甚至更高；此外，活塞在气缸内往复运动线速度可达11m／s~16m／s；在这种恶劣的条件下工作。活塞承受着高温、高压的热负荷和机械负荷。因此活塞作为汽车发动机中传递能量的一个非常重要的构件，对其材料具有特殊的要求：密度小、质量轻、热传导性好、热膨胀系数小；并具有足够的高温强度、耐磨和耐蚀性能、尺寸稳定性好。另外还应具有容易制造、成本低廉的特点。伴随着汽车发动机的不断发展与进步，人们对活塞材料的研究与应用也取得了长足的发展。 铝合金活塞材料的发展应用概况 世界上最早的汽车发动机活塞是铸铁的。1911年，铝合金材料以其质轻、良好热传导性以及较低的热膨胀系数等特点的得到人们的关注并开始用于制造活塞。1920年一种Al-Cu-Ni-Mg系合金正式成功地应用于汽车发动机活塞，从而证明了铸造铝合金作者简介： 1、AI-Cu-Ni-Mg系合金 该系合金于1920年开始就在英国得到应用。其典型合金代号有LMl4(英)、SAE39(美)、AC5A(日)。该类合金的优点是良好的高温强度、导热性、延伸率及耐磨性；但因其线膨胀系数和密度较大，铸造性能差且含有较多贵重金属价格较贵而被淘汰。 2、AI-Cu-Si系合金 这类合金的优点是：由于含有一定量的硅，铸造性能较好，切削加工性能也有所改善；在常温和高温下均有较好的机械、物理性能。在70年代之前，该类合金曾是前苏联等国应用最广泛的一种材料，我国的解放牌CAl0A、CAl0B、CAl0C型汽车活塞也采用此合金。其典型合金代号有SAE300(美)、A110B(俄)、AC2A(日)。该类合金的缺点是：线膨胀系数较大，因含有较多的Cu，所以体积稳定性不好，会产生永久性“长大”现象引起活塞“咬缸”，所以国内现已停止使用这类材料。 3、AI-Si合金 由于Al-Si合金线胀系数小、比重小，耐磨性好，铸造性能好等一系列优点而成为应用于现代发动机活塞制造最广泛的材料。这类合金按含Si量的高低可分为共(亚)晶型和过共晶型两大类。 4、共晶(亚共晶)型Al-Si合金 国内外轻、中型汽车汽、柴油发动机以及轿车发动机活塞大多采用了共晶(亚共晶)型Al-Si合金。具有代表性的共晶(亚共晶)型AI-Si合金活塞材料的牌号及化学成分见表1。该类合金含Si量一般在8．5％-13％，为了提高合金的室温及高温性能在其中加入了Cu、Mg、Mn、Ni等合金元素进
分公司****年度员工收入情况及结构分析 ****年分公司在确保全员普遍增的前提下，以新产业研发与市场开拓为重点，向运营价值链的高端岗位进行倾斜，对研发与营销进行了适度增投，同时以项目奖励的方式对分公司新产品开发、市场开拓、质量攻关、现场改善、生产项目、内控管理提升等方面依据贡献度进行了奖励；分公司****年度工资总额共计发生****万元，其中月度正常工资发放****万元，一次性奖励发放****万元，中层年薪结算***万元、分公司自主发放***万元（包含制动划转员工一次性奖、退休与返聘人员一次性奖、季度班费与管理组织奖、项目奖励、全员一次性奖等）。 一、工资总额的使用情况 （一）基本情况 根据公司年度工资总额预算，分公司****年共使用工资总额****.**万，扣除预算外列支部分*.**万，结余*.**万元。 （二）结构分析 年度工资总额对比分析
从上表可以看出，与****年相比，月度工资增长**%，增幅度较大，公司一次性奖励增加**%，增幅较大。分公司人均收入由*.*万提高到*.**万（含中层年薪），增加**%。 二、按人员类别收入基本情况及结构分析 （一）基本情况 根据人员类别进行分析，从上表可以得到以下结论： *.特殊群体****年收入情况 产品开发部（剔除见习生转正、管理人员、新转入不足半年人员）人均**.**万/人，其中随公司发*.**万，分公司自行奖励为*.**万/人。 （二）结构分析
*.年收入普遍增加 综合分析，各类在岗人员的年收入由****年*.*万增加到*.**万元，较****年相比增加**%,直接生产工人增加**.**%，其它各类人员均普遍提高。 *.月度工资收入部分呈现结构式增加 与****年相比，分公司月度工资部分，直接生产工人由人均*.**万元增加到人均*.**万元，增幅**.*%，一般管理人员增加**.**%工程技术人员增加**.**%，直接生产工人由于生产任务增加，计件收入亦随之增加。 *.一次性奖励普遍增加 根据公司薪酬政策，一次性奖励部分普遍增加，由****年人均*.*万，增加到人均*.**万。 三、按核心工种收入基本情况及结构分析 （一）基本情况 （二）结构分析 按照分公司主要工种分类进行分析，综合考虑人员配置，产品的
人力资源结构分析报告 分析对象：集团职能部门分析日期：年月日 一、前言：人力资源结构分析是对企业现有人力资源的调查和审核，只有对企业现有人力资源有充分的了解和有效的运用，人力资源的各项计划才有意义，而统计分析的结果也有利于为企业进一步优化人力资源结构和提升整体管理水平提供数据支撑。 二、调查统计分析结果 概述：截止年月日，集团职能部门在岗在册员工人。本次分析就现有人员部门分布、岗位类型分布、知识构成、学历分布等十一个方面进行了统计，并就统计结果做出了相应的分析，详细情况如下： （一）部门人员分布情况及分析
由以上图表可见财务部和集团办公室现有人员数量最多。其中集团财务部现有人员中包含了各子公司财务部部长，而集团办公室包含了所有集团高层管理人员。结合目前集团公司的管理现状，现有的集团公司对子公司管控模式类似于财务管理的集团管控模式。 财务管理管控模式特点： 、经营目标方面以追求投资回报、资本增值为唯一目标，无明确的产业选择；通过投资业务组合的结构优化追求公司价值最大化；以财务指标进行管理和考核，总部无业务管理部门； 、母子公司关系方面以财务指标进行管理和考核，总部无业务管理部门； 、管理手段上，其核心功能是资产管理。总部将注意力放在财务指标数据的控制上，通过控制股权，支配被控股公司的重大产权决策，以达到资本控制的目的。财务管理型控股公司的总部人员精简，主要是高级财务管理人才，通过资本营运手段对被控股子公司进行指导、监控，并不断捕捉资本市场的信息，进行符合投资回报目标的兼并、收购和出卖、转让。 财务管理管控模式各项权限划分： 根据以上列出的财务管理的集团管控模式的特点和权限划分，可以看出，
机电及自动化学院 专业课程设计 设计题目：镗活塞销孔的夹具设计 专业：机械制造 届别：2008级 学号： 0811115018
目录 1、零件介绍 (1) 1.1、零件的加工工艺路线 (1) 1.2、零件夹具设计任务 (2) 2、夹具的设计 (2) 2.1、定位方案的确定 (2) 2.2、定位误差的分析计算 (3) 2.3、导向装置的确定 (3) 2.4、夹紧力的计算 (4) 3、小结 (5) 4、参考文献 (6)
1，活塞零件图 1.1 零件加工工艺路线 1 粗车底面止口以外圆面和顶面为加工定位车止口为φ113和φ92 以止口定位，钻孔φ23，为粗镗孔至φ24.8 2 钻销孔，粗镗 销孔 3 切卡环槽，半 以活塞销孔定位，切卡环槽使销轴在工作时无轴向移动精车卡环槽 4 粗车顶面外圆 及环槽及顶面 5 钻油孔以止口和外圆面定位，用双轴专用钻床进行钻孔φ4 6 铣横槽和钻油孔的定位方式一样，在专用铣床上进行 7 去毛刺以外圆面定位，用砂轮机去内腔的毛刺 8 精车内止口， 下端面 9 精车环槽，外 圆面 10 精镗活塞销孔止口定位 11 精车顶面止口定位，用夹具把活塞夹在车床上进行精车 12清洗，吹净活 塞 13 表面镀锡 14 清洗，终捡
1.2 零件夹具设计任务： 设计第10道工序的夹具，即粗镗活塞销孔，采用卧式镗床，查《机床夹具设计手册》表4-6，采用镗床T68进行加工。 2 夹具设计 2.1 定位方案的确定 本次镗孔采用活塞止口定位，属于一面一孔型的定位，首先将凸台焊接在镗模底座上，将活塞套在凸台上，采用过盈配合，这样就限制了活塞5个自由度（除Z方向转动外），在Z方向上的转动不限制，以便对刀时进行调节，然后加紧，之后进行加工。