柴油机在工业中的广泛应用以及整个社会环境保护观念的日益增强,使柴油机振动噪声等问题得到了人们的关注;同时柴油机的轻型化及功率最大化对机体强度的要求越来越高,设计低噪声、高强度的柴油机已经成为柴油机发展的趋势之一。 随着科学技术与生产力的发展,柴油机设计无论是在理论上或是在技术和应用上都取得了令人瞩目的进展。特别是八十年代以来,计算机在工程中的推广应用和有限元及边界元技术的应用,使得包括模态分析、振动和噪声技术、温度场及应力场在内的柴油机各部件的研究进入了一个新的时期。 本文在4120SG型柴油机上应用有限元分析技术进行了模态、温度场应力场耦合分析及瞬态响应研究,为柴油机设计及改进提供依据。 首先根据4120SG柴油机的二维图纸,利用三维建模软件建立其各部位模型;其次综合考虑各种因素对缸盖作用的影响,对缸盖进行了温度场及应力场分析,对各种因素对缸盖强度影响做了相关的研究比较,分析了缸盖部件的薄弱环节;运用理论模态对机体进行自由及约束状态下的模态分析,提出需要改进设计的部位,同时比较各种方案优缺点,为虚拟样机设计提供参考,也为瞬态响应分析奠定基础;最后在模态分析的基础上进行机体的瞬态响应分析,根据机体各部位所受载荷求出其表面的振动响应,同时结合实际台架实验,验证计算模型的正确性。 综合考虑柴油机相关因素的影响,对4120SG型柴油机进行的静态、动态分析能提高柴油机设计、改进的质量及缩短其相应的研发时间,并为企业提供宝贵数据及现代化的设计经验,也证实了在柴油机设计开发中采用虚拟样机设计技术的可行性,为有限元分析技术在企业的应用和对今后产品开发工作具有重要的意义。