以某汽油发动机金属气缸垫片为例,研究在受到螺栓预紧力时考虑非线性因素下金属垫片的密封性能,并通过有限元分析软件对气缸垫片进行仿真分析,最后将分析结果与面压实验进行对比。结果表明,在仿真分析过程中考虑非线性因素更能体现气缸垫接触面的真实应力。观察面压实验结果与仿真分析结果,提出了一种简化气缸垫片的分析方法并对其结果的准确性进行了验证。本次研究既考虑非线性对气缸垫片接触压力的影响,也提出了一种新的气缸垫片仿真分析方法,同时此方法可以被其它密封产品的仿真分析所借鉴。使用这种分析方法可以在保证计算精度的同时极大的缩短计算时间,降低计算成本与研发周期。对气缸垫片密封性能的研究具有重要的意义。

以自行设计的14 t连续驱动摩擦焊机主轴结构为研究对象,应用有限元分析软件对主轴进行多工况下的静动态相关特性研究。在静态特性方面,运用ANSYS的子模型分析技术研究主轴多工况下的刚度、强度与疲劳等静力学特性。与传统研究方法相比较,该方法提高了求解效率与精度。基于此,对焊机主轴结构设计的合理性进行验证。在动态特性方面,对主轴约束模式下的前6阶固有频率进行计算,与临界转速对比后,验证了主轴设计的安全性。

以发动机气缸盖和气缸体为例,重点研究正/逆向技术在模型重构中的技巧以及注意事项。提出使用填充硅胶获取精准的水道和气道模型的新方法,并对逆向结果进行了误差检测与分析,最后获得了符合精度要求的三维数字模型。研究目的在于得到一套系统的、不同于传统逆向过程的方法,此方法可以被其他类型产品的逆向过程所借鉴,同时可以有效缩短产品研发周期、提高逆向工程效率、加快先进技术的消化吸收。

基于ANSYS Workbench有限元分析软件,对某典型汽车发动机气缸盖、气缸垫及气缸体组合结构的密封性能进行研究,并详细阐述了研究过程中所涉及到的重要思想和关键技术。利用获得的有限元稳态研究计算结果对发动机数模准确性、数值模拟方法正确性进行验证,并确定存在的密封缺陷和不足,再由Matlab插值法与有限元分析技术相结合,对影响发动机密封的关键因素进行优化调整,最后通过有限元多物理场耦合计算结果对优化调整后的发动机密封性能进行检验。结果表明,通过对发动机气缸垫压纹结构和联接螺栓的预紧力进行优化调整,达到了提升发动机密封性能的目的。