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综述一、序言随着我国社会的进步，经济的不断发展，汽车已成为我国重要的交通运输工具，汽车工业的发展带动很多行业的快速发展。
农用运输车是一种以柴油机为动力、中低速度、中小吨位、中小功率、中短途运输、中低价位，适合农村乡镇及城近郊区道路条件和运输要求，适合农村购买力水平，适合农民使用及维护条件，具有中国农村特色的机动运输车辆，是我国广大农民发家致富的好帮手。
由于农用车符合农村需求，又与农民购买力相符合，因此得到迅速发展。
我国有3亿多农户，而农业生产、农村经济发展、农民生活中发生的劳动量50％是靠运输完成的。
如果农村运输和城乡之间的农产品流通要实现机械化，初步测算应达到每5个农户一辆农用车的水平。
因此，在未来10年农用车社会保有量将有可能整倍增加，即达到6000万辆的规模，市场潜力巨大。
二、行业概况有关专家认为，我国目前农用车发展具有以下特点：首先是行业竞争日趋激烈。
农用车市场竞争的白热化，迫使企业竞相降价，使农用车成了微利产品。
主导厂家采取增加和改善配置来稳定市场价格，即增质不增价，增加美观度不加价等促销方式，使产品售价接近成本价。
因此企业只能依靠其品牌的知名度、质量的稳定性及完善的售后服务来占领市场，让购机者真正得到实惠。
从近几年销售前10名的企业看，购买集中度逐年提高（四轮车集中度高达63．95％，三轮车高达95．76％），集团优势逐步显现。
经过几年的大盘整理和震荡中重新洗牌，最终将形成4－6个大型企业集团，完成行业新的整合与重组。
其次是市场热点正在转移。
农用车的消费主体是农民，其消费市场与个地区经济发展水平紧密关联。
随着中西部地区农村经济的不断发展，农民驾着农用车奔小康将是主要选择之一。
加之我国西部大开发战略的实施和我国加入ＷＴＯ后，国家增加对中西部地区农业的财政投入，西部地区将成为农用车增长市场亮点，因而农用车发展空间将非常广阔，并且中心将转向西部。
最后是要求产品技术性能高。
随着用户对产品要求的日益提高，农用车的可靠性、耐久性等指标亟待提高。
发动机部件强度和刚度评价及疲劳分析作者：李相旺李欣张志明黄凤琴尹曼莉摘要：某汽油机开发阶段须对发动机各主要部件结构强度和刚度做全面评价，并且须考核缸盖缸体的高周疲劳性能.基于STARCCM+计算出水套内部气体温度和对流换热系数，将其映射到水套有限元网格表面上作为温度边界条件.得到整个机体的温度场分布以后，在考虑各部件接触非线性的基础上，得到机体各部件的应力和变形等结果并进行评价.在有限元分析结果的基础上考虑材料温度非线性，考察缸体缸盖疲劳安全因数.结果表明，缸盖局部应力偏大，下缸体与油底壳接触面局部间隙过大，缸体缸盖疲劳安全性能满足要求.关键词：汽油机；缸盖；缸体；强度；刚度；疲劳；非线性；有限元法中图分类号： U464.1文献标志码： B0引言在发动机设计开发过程中，通过CAE模拟计算考察气缸盖与气缸体等重要零部件的强度、刚度以及耐久性和疲劳特性等，可以为发动机机体各部件开发、优化设计提供依据，并大大缩短开发周期，避免物理样机出来后产生严重的质量问题.国内外已经有一些公司采用CAE软件模拟发动机工作中的实际工况，以考察发动机各零部件的可靠性和耐久性.[1] 本文先建立发动机机体主要部件的有限元模型，在考虑各部件接触非线性的基础上基于Abaqus计算得到各部件的应力、变形结果，并就关心的结果进行评价分析；然后在有限元分析结果的基础上，考虑材料温度非线性，考察缸体缸盖疲劳安全因数.1有限元模型1.1模型说明分析对象为纵置直列四缸发动机，有限元模型见图 1.模型包括缸盖、缸体、缸垫、下缸体、油底壳、简化变速器和各关键螺栓等，其中，缸垫、燃烧室、火花塞和各部件接触区域均采用六面体单元，其余部分采用四面体单元.六面体单元数为290 000个，总单元数为1 130 000个，总节点数为446 000个.图 1整机有限元模型1.2边界条件和载荷1.2.1热边界条件在发动机工作过程中，缸盖和缸体水套中冷却液的流动带走大部分热量.应用CFD软件STARCCM+计算出水套内部气体温度和对流换热系数，然后将其映射到水套有限元网格表面上作为温度边界条件；燃烧室、进排气道、进排气阀座和上下缸体等根据经验和已有的试验数据，赋予温度和对流换热系数值.1.2.2位移边界条件约束进气侧悬置点x，y和z等3个方向平动自由度，约束排气侧悬置点y和z等2个方向平动自由度，约束变速器端面z方向平动自由度.1.2.3接触边界条件在两两相互接触的部件之间建立接触对.如缸盖与缸垫、缸垫不同层之间、缸垫与缸体、缸体与下缸体、下缸体与油底壳、主轴瓦与上下缸体以及主轴瓦之间等都需建立接触，并且在接触时设定冷装配工况下实际的间隙和过盈量.1.2.4载荷和分析工况载荷包括螺栓预紧力、主轴承座力以及热负荷等.在计算热应力时采用顺序耦合分析方法，即先计算得到整个机体的温度场分布，然后将该温度场作为强度计算的热负荷输入.强度计算时定义3个分析工况：工况1为冷装配工况，工况2为在冷装配基础上导入热负荷，工况3则是在前二者基础上施加二缸做功时各主轴承座载荷.2计算结果分析2.1温度场分析整机温度场分布见图2，其中，最高温度在二缸缸套处.图 2整机温度场分布缸盖温度场分布见图3，温度最高处在二缸排气阀座处.图 3缸盖温度场分布缸体温度场分布见图4，温度最高处在两缸之间.缸套为铸铁材料，其许用温度为300 ℃，缸体和缸盖为铝合金材料，其许用温度为255 ℃.各部件的最高温度均未超过材料的许用温度.图 4缸体温度场分布2.2结构分析在进行结构分析时，发动机缸盖缸体温度都比较高，应考虑其材料的温度非线性效应.缸盖的最大主应力场分布见图5，图中，二缸与三缸间缸盖螺栓附近区域1和2位置最大主应力偏高，但绝对值未超过常温下的抗拉极限值200 MPa，建议增大区域1和2处圆角，并适当光滑.图 5缸盖应力场分布缸体的最大主应力场分布见图 6.缸体最大主应力远小于其抗拉强度极限，其强度满足要求.另外，下缸体、油底壳的最大主应力均远小于其抗拉强度极限，强度均满足要求.图 6缸体应力场分布2.3接触开度分析为防止漏油、漏水和漏气，须考察各接触面的密封性，即对各接触面的接触开度进行检查.下缸体与油底壳接触开度分布见图7，下缸体和油底壳在靠近变速器侧4个螺栓孔附近间隙较大，须与密封胶供应商确认密封胶能否弥补该间隙值.图 7下缸体与油底壳接触开度分布2.4缸套径向变形缸套径向变形是发动机整机分析中的重要评价指标之一.缸套径向变形的评价指标是活塞环各阶次的顺应性系数，即考察缸套变形与活塞环变形的顺应程度.沿缸套高度方向取不同截面，可以得到不同截面的径向变形（失圆度变形）.缸套2阶、3阶和4阶变形示意见图8.（a）2阶（b）3阶（c）4阶图 8缸套2阶、3阶和4阶变形示意这些不同阶次的变形是通过将总变形值进行傅里叶变换后得到的.0阶变形表示热膨胀的同心变形[2]，1阶变形表示相对气缸体中心线偏离的偏心变形，2阶变形表示椭圆变形，更高阶表示花瓣类变形.通过比较缸套不同阶变形值与各阶次限值，四缸4阶变形超过限值0.78 μm，但仍在可接受范围内.另外，还可得到缸套沿轴线方向的变形，但没有具体的评价指标，此处不予列出.2.5缸盖缸体疲劳分析缸体和缸盖是发动机最重要的主体结构部件，在发动机工作过程中，由于受到不同缸定期的爆发压力，缸体缸盖承受交变载荷，故须校核其高周疲劳性能.本文选取工况2作为最小应力，工况3作为最大应力，运用等寿命疲劳分析方法（Haigh图理论[3]）计算不同点的疲劳安全因数.另外，在不同温度下材料物理属性会发生变化，因此，本文还考虑温度对Haigh图的影响.缸盖阀座疲劳安全因数分布见图9，可知，缸盖进气阀座处疲劳安全因数最小，为1.98.缸盖疲劳安全因数分布见图10，可知，第二缸和第三缸间缸盖螺栓附近区域最小疲劳安全因数为4.77.缸体疲劳安全因数分布见图11，缸体最小疲劳安全因数出现在第二缸靠近缸垫处，为1.87.缸体缸盖均满足疲劳安全因数1.5的评价标准，在实际工作过程中，缸体缸盖均不会发生高周疲劳破坏.图 9缸盖阀座疲劳安全因数分布图 10缸盖疲劳安全因数分布图 11缸体疲劳安全因数分布3结论对某纵置四缸汽油机进行有限元和高周疲劳分析，并对关注的结果进行评价，得到以下结论.（1）发动机各部件温度均在许用温度范围内.（2）第二缸与第三缸间缸盖螺栓附近区域最大主应力偏高，建议增大该区域圆角并适当光滑.（3）下缸体和油底壳在靠近变速器侧4个螺栓孔附近间隙较大，须与密封胶供应商确认密封胶能否弥补该间隙值.（4）第四缸缸孔径向变形超过限值0.78 μm，但仍在可接受范围内.（5）缸体缸盖均不会发生高周疲劳破坏.参考文献：[1]de JACK M. An overview of Abaqus use in engine engineering at Ford motor company[C]//Abaqus Users’ Conf， 2002： 122.[2]周舟. 发动机气缸盖气缸体一体化三维模拟研究[J]. 车用发动机， 2007（5）： 5661.[3]陈传尧. 疲劳与断裂[M]. 武汉：华中科技大学出版社， 2002.。
4105柴油机缸盖螺栓扭力
4105柴油机缸盖螺栓扭力是决定机器正常运行的重要因素之一。
正确的扭力可以确保缸盖与缸体之间的紧密连接，防止气缸内燃气泄漏，同时还能保证缸盖与缸体的热胀冷缩配合良好，提高柴油机的工作效率和寿命。
为了达到理想的扭力效果，首先需要准确了解4105柴油机缸盖螺栓的规格和要求。
这些规格和要求通常由柴油机制造商提供，包括螺栓的型号、直径、材质等。
根据这些信息，可以选择合适的扭力扳手和扭力值。
在实际操作中，应注意以下几点。
首先，需要正确的工具和设备，包括扭力扳手、扭力表等。
其次，在拧紧螺栓之前，应清洁螺栓孔和螺栓表面，以确保紧固力的传递。
然后，根据柴油机制造商提供的扭力值，调整扭力扳手的扭矩大小。
在拧紧螺栓时，要均匀施力，避免过度或不足。
最后，确保所有螺栓都按照正确的扭力值进行拧紧，并使用锁紧螺母或其他固定装置进行固定。
正确的扭力值不仅可以保证柴油机的正常运行，还可以避免由于螺栓松动而导致的故障和事故。
因此，对于4105柴油机缸盖螺栓的扭力要求，我们必须高度重视，严格按照规定的数值进行操作。
只有这样，才能确保柴油机的安全稳定运行，延长其使用寿命。
4105柴油机缸盖螺栓扭力是确保柴油机正常工作的重要环节。
正确
的扭力操作可以保证螺栓的紧固力和稳定性，避免气缸内燃气泄漏和其他故障。
因此，在进行维修和保养时，我们必须严格按照制造商提供的扭力要求进行操作，以确保柴油机的安全运行和长寿命。
0引言柴油机产品开发过程中，保证机体的设计与制造质量是关键也是难点。
机体结构的设计必须保证它有足够的强度和刚度，既不能产生裂纹，也不能出现过大变形[1]。
柴油机结构强度研究的作用，就是在既定的性能要求下，保证内燃机充分的寿命和可靠性，而又最大限度地节约材料，这就是所谓“最佳化设计”的涵义。
有限元方法是伴随着计算机软硬件技术的革新而快速发展起来的现代设计计算方法，具有较强的解算能力、较高，的计算精度、较低的设计成本和易懂的应用方法，受到工程界的欢迎，是最有效的强度计算方法之一。
有限元技术的应用提高了内燃机结构设计的可靠性，简短了设计周期，推动了内燃机工业的发展[2]。
利用有限元计算，能够减少机体疲劳试验的成本和时间消耗，为设计提供参考[3]。
例如，福特公司利用有限元分析计算，成功解决了机体出现裂纹的问题[4]。
2机体模型的建立及边界条件的确定2.1机体有限元模型的建立柴油机机体结构上分布有各种加强筋、凸台、轴承孔、水套和油道孔，内有气缸套和各种纵、横隔板，在建立有限元模型时不可能每一个细节都一一考虑。
综合考虑结构的特点和计算机的计算能力，在建立柴油机机体组件模型时做了少量简化：1）略去机体内部细小的油道孔和螺栓孔。
如果不省略细小的孔洞，这些结构在划分网格时单元边长较小，其相邻区域单元边长也将较小，结果势必导致单元总数成倍增加。
2）忽略机体上对应力分布影响不大的铸造圆角。
3）对每个部分又根据其形状特点进行少量简化，以方便划分有限元网格。
简化后，机体的几何模型见图1。
在确保精度的前提下，为了有利于网格的自动划分和有效地控制网格的疏密程度，应该适当收稿日期：2013－12－01修回日期：2014－01－08doi ：10．3969／j．issn．1673－3142．2014．02．0166118型柴油机机体强度有限元计算金旭，薛冬新，宋希庚（116024辽宁省大连市大连理工大学内燃机研究所）［摘要］以6118型柴油机为研究对象，应用有限元分析技术分析其机体的结构强度。
柴油机缸盖设计计算汽车与交通工程学院School of Automotive and Traffic Engineering 本科毕业设计CY4100ZLQ柴油机缸盖设计计算The Design and Calculation of Cylinder Head of CY4100ZLQ DieselEngine学院名称：专业班级：学生姓名：指导教师姓名：指导教师职称：2015 年6月目录摘要 (I)Abstract................................................................... I I 第一章绪论 (1)1.1内燃机气缸盖的研究及发展现状 (1)1.2 所要解决的问题和注意事项 (2)第二章 CY4100柴油机的设计参数 (3)2.1 主要技术指标 (3)2.2 整机技术规格 (3)第三章气缸盖的设计 (4)3.1 气缸盖的工作条件 (4)3.2 气缸盖的设计要求 (5)3.3 气缸盖材料的选择 (5)3.4 气缸盖结构设计 (9)3.5 气缸盖基本尺寸的确定 (16)第四章曲柄连杆机构的动力学计算 (19)4.1参数选择 (19)4.2设计计算及说明 (20)第五章气缸盖的热力计算 (26)5.1 参数选择 (26)5.2 燃料热化学计算 (27)5.3 燃烧过程的热力计算 (28)总结 (31)致谢 (32)参考文献 (33)摘要柴油机以其较高的热效率、扭矩特性和可靠性被广泛用作船舶、固定式装备及各种车辆。
随着世界范围内燃油价格的持续升高和公众环保意识的提高，经济性优越和低污染的直喷式柴油机尤其受到越来越多用户的青睐。
随着人们对柴油机要求的不断提高，发动机设计者们开始做大量细致的工作，以期在不牺牲其它指标的情况下达到提高功率，减少外形尺寸，增加使用寿命和降低制造成本的目的。
这就对柴油机中的气缸盖的设计提出了更高的要求。
本文通过参考《柴油机设计手册》，进行CY4100柴油机缸盖的设计计算。
