气缸盖在联接螺栓采用不同拆装顺序时的有限元结构分析_李恒宾
气缸盖螺栓密封圈密封性有限元分析与试验研究
气缸盖螺栓密封圈密封性有限元分析与试验研究李利平【摘要】运用有限元理论与ABAQUS分析计算软件，建立某乘用车发动机气缸盖螺栓密封圈与缸体装配体的有限元计算模型，计算密封圈在装配状态下的最大接触压力和Von Mises应力，并采用静态面压试验进行验证。
结果表明，该密封圈满足密封性与强度设计要求，具有足够的安全裕度；仿真分析结果与试验结果吻合较好，验证了有限元分析方法的合理性。
分析密封圈与缸体的摩擦因数与密封介质压力对密封性能的影响。
结果表明，密封圈与缸体的摩擦因数对密封性能影响较小；接触面上的最大接触压力随着密封介质压力的增大而增大，密封性能随之增强。
%Based on finite element theory and ABAQUS software,a finite element discrete model of seal ring-cylinder assembly for a passenger car engine cylinder head bolts was built.The contact pressure and Von Mises of seal ring were calculated and the calculated results were compared with static surface pressure test results.The results show that the seal ring meets the conditions of sealing performance and strength design,which has enough safety margin of sealing perform-ance.The simulation results agree well with the test results,which prove that the finite element simulation model is cor-rect.Some factors influencing sealing properties were analyzed,such as friction coefficient between seal ring and cylinder as well as media pressure.The results indicate that the friction coefficient has a little influence on sealing performance. The maximum contact pressure in the sealing surface is increased with the increase of media pressure,and the sealing per-formance is improved significantly.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】4页(P87-90)【关键词】气缸盖;密封圈;密封性;静态面压试验【作者】李利平【作者单位】华南理工大学广州学院广东广州510288【正文语种】中文【中图分类】TH136橡胶密封圈结构简单，制造方便，尺寸与弹性稳定性高，在机械密封结构中广泛应用。
缸盖的拆装实验报告
缸盖的拆装实验报告
《缸盖的拆装实验报告》
在汽车维修领域，缸盖的拆装是一项非常重要的工作。
缸盖是发动机的重要部件，它连接汽缸和汽缸盖垫片，起着密封和支撑作用。
因此，对缸盖的拆装工
作需要非常谨慎和专业。
在本次实验中，我们对一台汽车的发动机进行了缸盖的拆装实验。
首先，我们
使用专业工具将发动机冷却液排出，然后拆下进气管和排气管，将汽缸盖上的
所有螺丝和螺母逐一拆下。
在拆卸过程中，我们需要特别注意不要损坏汽缸盖
和相关部件。
在拆卸完成后，我们清理了汽缸盖和相关部件，检查了密封垫片的状态，并进
行了必要的更换。
然后，我们按照厂家规定的扭矩值和顺序依次安装了新的密
封垫片和汽缸盖，确保所有螺丝都拧紧到位。
在整个拆装过程中，我们严格按照操作规程进行，确保了工作的安全和准确性。
最终，我们成功完成了缸盖的拆装工作，并对发动机进行了测试，确保其正常
运转。
通过这次实验，我们深刻认识到了缸盖拆装工作的重要性和复杂性，也提高了
我们的技术水平和工作经验。
在今后的汽车维修工作中，我们将继续严格按照
操作规程进行操作，确保每一项工作都能达到最佳效果。
汽车发动机气缸盖与气缸垫组合结构的有限元分析(精)
收稿日期：2008-05-05基金项目：辽宁省重大科技攻关资助项目（2004216010）良好的密封和强度一直是发动机整机可靠性问题中的主要矛盾之一。
较大的气缸盖螺栓预紧力能保证良好的密封性能，但同时给气缸盖及气缸垫带来了强度问题。
近些年，发动机不断强化，功率不断提高，发动机爆发压力不断增大，机体承受的负荷相应增加，过去常用的金属-石棉气缸垫已经不能适应发动机的燃烧压力和热负荷要求[1]。
2009年 工 程 图 学 学 报 2009 第2期 JOURNAL OF ENGINEERING GRAPHICS No.2汽车发动机气缸盖与气缸垫组合结构的有限元分析史彦敏1， 李卫民2（1．辽宁石化职业技术学院，辽宁 锦州 121003； 2．辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁 锦州 121001）摘 要：研究和探讨了有限元分析理论和方法在汽车发动机气缸盖与气缸垫组合结构强度计算中的应用。
以通用有限元分析软件为平台，建立了三维CAD/CAE 应用软件集成系统，实现了从预紧工况到爆发工况的结构分析、稳态热分析和热-结构耦合分析。
关 键 词：计算机应用；组合结构；有限元分析；发动机气缸盖；气缸垫 中图分类号：TP 391文献标识码：A 文 章 编 号：1003-0158(2009)02-0023-07Finite Element Analysis for Composite Structure of Cylinder Head andCushion in Automobile EngineSHI Yan-min 1, LIWei-min 2 ( 1. Liaoning Petro-Technique College, Jinzhou Liaoning 121003, China;2. Mechanical and Automation Engineering College, Liaoning University of Technology, Jinzhou Liaoning 121001, China )Abstract: The application of finite element analysis theory and method in calculation ofstrength for composite structure of cylinder head and cushion in automobile engine is discussed. A 3D CAD/CAE integrated system is built based on the general finite element analysis software. The structure analysis, steady-state thermal analysis and thermo-structure coupling analysis are realized from pre-tightening to outburst operating mode.Key words: computer application; composite structure; finite element analysis; cylinder head; cylinder cushion采用新型的金属气缸垫可确保燃烧室的密封。
气缸盖拆装实训操作步骤
可编辑可修改
气缸盖拆装实训操作步骤
一、拆卸
第一步：分二到三次以两向中交叉称的序拆卸气缸盖螺栓
第一次：用扭力扳手和用套筒，以两向中交叉称的序
松气缸盖各螺栓。
1、2、⋯⋯10
第二次：用快速和用套筒，同序出气缸盖各螺栓。
1、2、⋯⋯10
第二步：取下气缸盖和置于适宜位置，并取下气缸置于适宜位置。
二、清洗
第一步：用刀去除气缸盖与气缸体工作面及燃室的炭第二步：用汽油与毛刷清洗缸盖内外部，使其出金属本色。
三、
第一步：目气缸盖无裂，螺栓螺孔的螺无。
第二步：用刀口尺〔尺代替〕气缸盖〔体〕平面度，各平面度差不超。
四、安装
第一步：用干的毛巾再次清气缸体，气缸筒和气缸盖平面
第二步：安装新气缸，在气缸上涂上一密封胶，有的一面朝上，并准气缸体上的螺孔。
第三步：将气缸盖平地置于气缸上，并准螺孔。
第四步：滑与安装新气盖螺栓。
第五步：按定力矩分三到四次以中向两交叉称的序气缸盖螺栓
第一次：用快速和用套筒，以中向两交叉称的序
气缸盖各螺栓。
1、2、⋯⋯10
第二次：用扭力扳手和用套筒，以40NM的力矩以同序气缸盖各螺栓。
1、2、3⋯⋯10
用丹油在螺栓尾部做上。
第三次：用扭力扳手和用套筒，以同序将气缸盖各螺栓再
180度。
1、2、⋯⋯10
五、清并整理工具，告操作完成。
1 7 9 6 4
拧松
顺序
3 5 10 8 2
1
可编辑可修改
8 6 1 3 9
拧紧
顺序
10 4 2 5 7
2。
气缸的螺栓连接有限元应力分析
参考文献 1 陈 骥 1 钢 结 构 稳 定 理 论 与 设 计 1 北 京: 科 学 出 版
社, 2006 2 陈铁云, 陈伯真 1 弹性薄壳理论 1 武汉: 华中工学院出
版社, 1983 3 王金诺, 于兰峰 1 起重运输机金属结构 1 北京: 中国铁
道出版社, 2002 4 吴连元 1 板壳结构弹塑性稳定性的有限元分析 1 应用力
( 3) 验证了有限元计算方法适用于气缸螺栓 连接的计算, 对于更加复杂的 螺栓连接问题, 也 可用此方法解决。
参考文献 1 邱宜怀, 郭可谦, 吴宗泽等 1 机械设计 1 北京: 高等教
育出版社, 1997 2 徐灏 1 机械设计手册 1 北京: 机械工业出版社, 2003 3 石秀勇, 李国祥, 胡玉平 1 发动机飞轮螺栓的三维有限
= 1 045 mm 2
R= Fm = 56122 M Pa Ac
静载荷下 螺栓的许用拉应力
[ R] =
Rs [ n]
,
安
全系数 [ n ] = 3。已知螺栓使用材料为 35钢, 屈 服强度 Rs = 315 M Pa。所以 R < [ R] , 静强度设计 合理。
3 螺栓连接有限元分析
螺栓连接的 三维有限 元分析表 明, 螺栓 升角 小于 4b时, 载荷沿螺栓齿的分布几乎不受螺栓升 角的影响, 在轴向载荷的作用 下, 螺栓三 维有限
图 6 有加强肋的支腿梁特征值分析一阶屈曲模态
412 非线性屈曲分析 从非线性分析各 阶屈曲模态可 以得出, 在 一
定载荷作用下, 有加强肋 的支腿梁失稳仍表现 为 局部失稳。随 着载荷增加, 局部 失稳将变成整 体 失稳。失稳极限载荷约为 4 850 kN, 比特征值屈曲 分析极限载荷下降约 1216% 。
发动机气缸盖拆装 ppt课件
任务一
• 气缸盖功用：密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁 一起形成燃烧室。
• 结构：气缸盖内部有与气缸体相通的冷却水套，应有 进、排气门座及气门导管孔和进、排气通道，有燃烧 室、火花塞座孔（汽油机）或喷油器座孔（柴油机） ，有些还有用以安装凸轮轴的轴承孔。
• 材料： 灰铸铁、合金铸铁、铝合金。 • 类型：单体气缸盖、整体气缸盖。
任务二
气缸盖的拆装思路：
1、先看后动，先想后拆。 2、拆装时应选择最合适的工具并按循序摆好零件。 3、拆装时应遵从先拆后装、后拆先装原则。 4、拆装时螺丝的松紧原则：左松右紧、内紧外松（反丝 除外）。 解释：
松-逆时针为松。 紧-顺时针为紧。注：是我们面对螺丝。
思考:
1、如果你要更换一双新的袜子，应该怎么做，又该有一 个什么样的思路 ?
明确目的：更换新袜子
思路及步骤：1、松鞋带
2、拖鞋
带。
3、脱先拆后装、后拆先装。
任务三
任务四
任务五
任务六
任务七
下节课安排
气缸盖内部有与气缸体相通的冷却水套应有进排气门座及气门导管孔和进排气通道有燃烧室火花塞座孔汽油机或喷油器座孔柴油机有些还有用以安装凸轮轴的轴承孔
复习
发动机零部件的认识： 进气歧管、排气歧管、节气门（油门
）、机油加注口盖、气缸盖罩、凸轮轴、 凸轮轴正时齿轮、气缸盖。
汽缸盖的拆装
勇
1813班
主讲：张
实训学习目标
《气缸盖的拆装》课件PPT模板
（Excellent handout training template）
一位客户反映其汽车的动力性很差，燃油及 机油消耗量大。该车使用年限较长，发动机 无大修记录，通过汽缸压力的检测，测试值 低于技术要求，从火花塞孔向汽缸注入少量 机油进行湿汽缸压力测试，重测的气缸压力 与第一次相近，表明是进、排气门或气缸衬 垫不密封，因此需要对缸盖等进行解体检测
2.汽缸垫有标号的 一面向上，并需保证对 准销孔、水道孔、油道孔及螺栓孔。
3、汽缸盖螺栓应在螺纹部位涂抹机油后再 放入螺孔。
4、注意实训室的安全规则。
ห้องสมุดไป่ตู้
今天实习所用的工具
1、指针式扭力扳手 2、预置力扭力扳手 3、快速扳手 4、短杆 5、套筒（10mm)
实习步骤
第1步：检查清洁工具 第2步：汽缸盖螺栓的拆卸 排序—选工具（指针式扳手+套筒+短杆）旋松—快速扳 手旋松—取出螺栓摆好 第3步：安装螺栓 安装前进行清洁，每一根螺栓滴上一滴润滑油放入孔中 (按照安装顺序进行排序),用短杆预紧，用快速扳手旋 入 第4步：用预置力扳手设力矩分3次(30 60 80NM)拧紧 第5步：清洁工具 第6步：清洁工位
图标元素
商务
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商务
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三、发动机装配汽缸盖的方法
装配方法： 从中间向两边，对角交叉，分2-3次拧紧 气缸盖螺栓
四、吉利MR4790发动机冷态时汽缸 盖拧紧力矩(根据具体机型技术参数)
拧紧次数 第一次
第二次 第三次
拧紧力矩/N.M 30
60 80
五、汽缸盖的安装要求
1.安装汽缸盖之前，盘车使活塞偏离 上止点的位置。
2.汽缸垫有标号的 一面向上，并需保证对 准销孔、水道孔、油道孔及螺栓孔。
汽车发动机缸盖连接螺栓装配自动检查装置设计
缸 盖零 件 中 ， 装配 螺栓 的位 置 尺寸如 图 ７所示 。
个 检 查机 构要 受 到 力 的作 用 ， 以 所
钢 板 与检查 机构 （ １与 ３ 的 连接 即 ）
是 刚性 连接 ；图 中构 件 ２为弹簧 ，
利用 弹簧的伸缩保证每个传感 器
接触 到 螺栓 ，以 达到 检 查 的 目的 ，
确 。 合所 有可 能 出现 的安装错 误 ， 会 出现 ５ 综 大致 种情 况 ：
设 ）因 ①只有两个垫 圈没有螺栓 ； ②没有垫圈也没有螺栓 ； 只 缸 盖 体 为 基 准 面 （ 为 ０ ， 此 就 ③ 可 以判 断 其 他 的 高度 是 否 为 错误 的 有一个垫圈没有螺栓 ； ④没有垫圈只有螺栓 ； ⑤有两个垫
统 输 入 正 确装 配 时 螺 帽 和 垫 圈 的 总 高度 １ ｍｍ， 以没 有 垫 圈 和 螺 栓 时 ２
本 生 产 线 是 针 对
哈 飞 东 安 ４ ５发 动 机 ６
缸盖 而设计 。发动 机 的缸 盖共 有 １ ０个螺 栓孔 分别 分 布在 缸盖 的两 侧 ， 接螺 栓 自动检 查装 置 的任 务 是检 查上 一道 连 缸 盖连 接 螺 栓 的安 装 工序 中 ，垫 圈和 螺 栓 的安 装 是 否正
圈一 个螺 栓 。如图 ２ 所示 ， 确 的 安装 方式 是 只 有一 个 垫 正
圈 和一 个螺 栓 。
安 装 。其 传 感 器 的简 图如 图 ４ 示 ， 感 器 的性 Fra bibliotek指 标 所 传
见 表 １ 。
表 １ 传 感 器 的 性 能 指 标
一
２２ 数 字 测 长传 感 器个数 的 选择 ．
．
Ｊ 发 动机 缸 盖 装配 生 产线 的 工 艺要 求
气缸盖在联接螺栓采用不同拆装顺序时的有限元结构分析
要 考虑 摩擦 ， 计算 的 收敛性 变得 困难 ． 使 随着计 算机 技术 的不 断发 展 ， 限元 分 析 已经 成 为 解决 复 杂工 程 问 有
题 的 重 要 手 段 ． 在 可 行 性 论 证 、 程 设 计 和 结 构 优 化 等 方 面 发 挥 着 重 要 作 用 ， 广 泛 应 用 于 非 线 性 接 触 问 它 工 并
通过 三维 建模软件 Ｓ ｌ ｗｏｋ ｏｉ ｒｓ和有 限元 分析软 件 ＡＮＳ ｒ ｂ ｎ ｈ之间 的无缝结 合性 能 ， 三维 实 ｄ ＹＳＷｏｋ ｅ ｃ 将 体模 型转 换为 有限元模 型． 在 确定 网格数量 时应权衡 计算结 果 的精度 和计算规 模 的大小 ， 装 配体 网格 的划 分共 生成 ９ ７ ４个 节 对 ５０ 点 和 ４８ ４ ８ １ 个单 元．
２ 有 限元 边 界条 件 的确 定
２ １ 发 动机 的主要参 数 ．
气缸 盖的材 料采用铸 造铝合 金 ， 缸体 的材料采 用灰铸 铁 ， 气 联接 螺 栓 的材 料采 用合 金 调质 钢． 详细 物 理
性能 如表 １ 示． 所
表 １ 装 配 体 材 料 物 理 性 能 表
Ｔａ ． Ｐｈ ｓ ａ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｓ ａ ｅ ｎ ｆａ ｓ ｍｂ ｙ ｍａ ｅ ｉｌ ｂ １ ｙ ｉ ｌｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｔ ｔｍｅ ｔｏ ｓ ｅ ｌ ｔ ｒａｓ ｃ
作 者 简 介 ： 恒 宾 （ ９ ３ ） 男 （ 族 ） 陕 西 西 安人 ， 教 授 ， 李 １７～ ， 汉 ， 副 研究 方 向 ： 车 检 测 与 维 修 技 术 汽
７ ６
青 海师范 大学学报 （ 自然 科 学 版 ）
２１ ０ １年
１ ２ 有 限 元 模 型 的 转 换 和 网 格 划 分 ．
150柴油机气缸盖连接螺栓预紧力施加的有限元及试验分析
析结果的精确度及可信度 ，尤其对于大功率柴 油机 来 说 更 是 如 此 。 针 对 此 现 象 ，本 文 结 合 某 ６ ５ Ｖ１０ 型 柴 油 机 改 进 设 计 的 数 值 计 算 过 程 ， 采 用 Ｃ Ｄ Ｃ Ｅ软 件 ＩＤ Ａ Ａ ／Ａ － Ｅ Ｓ建 立 了 机 体 及 相 关 零 件 的
关键 词 ：发动 机 螺栓 有 限元 方法 试验
Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｎ ｉ ｉｅＥｌｍｅ ｔ ａｙ ｉ ｆ ｅ Ｔｉｈ ｅ ｉ ｇＦ ｒ ｅｏ ｐ ｒｍｅ ｔｌ ｄ Ｆ ｎｔ ｅ ｎ ａ Ａｎ ｌｓｓｏ — ｇ ｔｎ ｎ ｏ ｃ ｎ Ｐｒ Ｃｙ ｉ ｄ ｒＨｅ ｄ Ｂｏｔｏ ０ Ｓ ｒｅ ｅ ｅ ｇｎ ｌｎ ｅ ａ ｌ ｆ１ ｅ ｉｓＤｉｓ ｌ ５ Ｅｎ ｉ ｅ
１０柴油机气缸 盖连接螺栓 预紧力 ５ 施加 的有 限元及试 验分 析
问来彦 １ 。 李 坤 ， ２ （ ． 西省特 种设备 监督检 验 所 ， ． １山 ２ 中北 大学 山西 太原 ０ ０ ５ ） ３ ０ １
摘要 对发动机机体进行结构强度的有限元分析的时，发动机 气缸盖连接螺栓预 紧力的施加 方式及施加位置对有限元分析结果的精确度往往具有重要 的影响。文章结合某 １０ ５ 柴油机进行性 能强化数值模拟计算 ，对该柴油机气缸盖连接 螺栓预 紧力采 用不同位置施加 ，并用实验结果验证 对 比 了各 方案 ，得 到 了合理 的 方案 ，为螺栓 预 紧力的模 拟施加 提供 了可借鉴 的 帮助 。
柴油机设 计 与制 造
Ｄｅｇ Ｍａｕａｔｒ ｆ ｅｅＥ ｇ ｅ ｓ ｎ＆ ｉ ｎｆ ｕｅ ｓｌ ｎｉ ｃ ｏ Ｄｉ ｎ
ｄｉ１ ． ６ ６ｉ ｎ１７ － ６ ４２ １．１ ０ ｏ ０３ ９ ．ｓ．６ １ ０ １． １ ． ３ ： ９ ｓ ０ ００
基于有限元方法的汽车发动机缸盖结构分析
基于有限元方法的汽车发动机缸盖结构分析汽车发动机是汽车行驶的核心部件之一，而汽车发动机的性能与其各个零部件密切相关。
其中，汽车发动机的气缸盖作为发动机中的重要零部件之一，对于发动机的性能和可靠性起着至关重要的作用。
本文将通过基于有限元方法的汽车发动机气缸盖结构分析，探讨其设计和优化。
1. 汽车发动机气缸盖的功能及特点汽车发动机的气缸盖是一个位于汽缸体上方的零件，其作用是封闭汽缸腔，承载气缸压力和温度变化，同时保证发动机的密封性和冷却效果。
由于汽车发动机工作时需要承受高温高压的工况，气缸盖的材料选择和结构设计至关重要。
2. 有限元方法在汽车发动机气缸盖结构分析中的应用有限元方法是一种常用的结构分析方法，适用于求解复杂的结构力学问题。
在汽车发动机气缸盖结构分析中，有限元方法可以通过建立三维模型、设置边界条件和加载条件等，得到不同工况下气缸盖的应力分布和变形情况。
这可以为气缸盖的设计和优化提供有力的依据。
3. 汽车发动机气缸盖的材料选择汽车发动机气缸盖的材料选择直接影响其性能和可靠性。
常见的气缸盖材料包括铸铁、铝合金等。
不同材料在强度、成本和重量等方面存在差异，因此需要根据具体要求和预算进行选择。
4. 汽车发动机气缸盖的结构设计与优化在气缸盖的结构设计与优化中，考虑到发动机工作时的热膨胀和热应力，需要合理选择结构形式和材料。
同时，还需要充分考虑到不同工况下气缸盖的应力分布和变形情况，以提高其强度和刚度，保证其工作的可靠性和稳定性。
5. 汽车发动机气缸盖的疲劳分析汽车发动机气缸盖在长期工作过程中容易产生疲劳问题，因此需要进行疲劳分析。
通过有限元方法建立疲劳分析模型，可以预测气缸盖的寿命，并通过优化设计和改善材料来延长其使用寿命。
综上所述，基于有限元方法的汽车发动机气缸盖结构分析是一项复杂而重要的工作。
通过对气缸盖的功能、特点、材料选择、结构设计与优化以及疲劳分析等方面进行综合考虑和分析，可以帮助汽车制造商和工程师更好地设计和改进发动机气缸盖，提高汽车发动机的性能和可靠性。
内燃机气缸盖的有限元分析
气缸盖的有限元研究摘要：气缸盖的结构形状与受力都很复杂，是内燃机中最易受损零件之一。
过去由于无法进行理论计算，需要进行大量的试验，多次修改才能定型。
而现在采用三维模型的有限元计算能全面地分析应力分布，减少工作量。
针对三维有限元在气缸盖上的应用，着重论述了国内外应用三维有限元研究气缸盖的发展现状及其发展趋势。
关键词：内燃机；气缸盖；有限元引言由于柴油机气缸盖的结构非常复杂，火力面温度较高，且温度分布不均匀，承受着机械载荷和热载荷的双重作用，是柴油机中承受载荷最大的零部件之一。
部分气缸盖在服役初期出现了不同程度，不同位置（气门阀座、喷油嘴孔处）的破坏现象成为影响柴油机使用寿命的一个重要因素。
本文以Z6110型柴油机为例，采用Pro/E建立其三维模型，并利用ANSYS有限元软件对其进行三维有限元分析。
计算不同设计方案下的气缸盖的温度场和应力场，对气缸盖破损原因进行强度分析，为气缸盖的改进设计和优化设计提供理论依据。
1 有限元模型的建立为了更准确地计算气缸盖的应力分布，建立了包含机体在内的气缸盖有限元分析模型，（如图3所示）通过大型CAD软件I-DEAS建立较详细的气缸盖和机体的实体模型,采用四面体单元对其进行有限元离散.这种离散算法成熟、高效。
为了弥补四面体单元在精度上的不足,网格划分得较为细密。
作者在文献中对其进行了针对应力场和温度场的离散误差分析,定性地表明了模型的合理性。
柴油机在正常工作时，只有1个缸处于最大爆发压力状态。
因此选取最危险工况下的单缸进行不同结构形式的计算分析。
选取第3缸进行分析计算。
模型沿进排气道截取，并保留周围的6个紧固螺栓和1个完整的水腔，如图2所示。
2 气缸盖三维稳态温度场分析2.1 气缸盖热边界条件的处理为了准确计算出气缸盖的三维稳定温度分布,确定合理的热边界条件是必要的,但是这些热边界条件的确定是非常困难的。
因此，工程上常用的方法就是首先由经验公式求出平均换热系数和平均介质温度，试算求出温度场的理论数值解；再依据缸盖特征点实测温度值和计算结果加以比较，反复修改计算，最终求出与实测温度值基本吻合的特征点处的温度值。
气缸盖拆装实训操作步骤
气缸盖拆装实训操作步骤一、拆卸第一步：分二到三次以两边向中间交叉对称的顺序拆卸气缸盖螺栓第一次：用扭力扳手和专用套筒，以两边向中间交叉对称的顺序拧松气缸盖各螺栓。
1、2、 (10)第二次：用快速摇摆和专用套筒，同样顺序拧出气缸盖各螺栓。
1、2、 (10)第二步：取下气缸盖和侧置于合适位置，并取下气缸垫置于合适位置。
二、清洗第一步：用铲刀清除气缸盖与气缸体工作面及燃烧室的积炭第二步：用汽油与毛刷清洗缸盖内外部，使其显出金属本色。
三、检测第一步：目测气缸盖无裂纹，螺栓螺孔的螺纹无损伤。
第二步：用刀口尺（钢尺代替）检测气缸盖（体）平面度，各平面度误差不超过0.1mm 。
四、安装第一步：用干净的毛巾再次清洁气缸体，气缸筒和气缸盖平面第二步：安装新气缸垫，在气缸垫上涂上一层密封胶，有标记的一面朝上，并对准气缸体上的螺孔。
第三步：将气缸盖平稳地置于气缸垫上，并对准螺孔。
第四步：润滑与安装新气盖螺栓。
第五步：按规定力矩分三到四次以中间向两边交叉对称的顺序拧紧气缸盖螺栓第一次：用快速摇摆和专用套筒，以中间向两边交叉对称的顺序拧紧气缸盖各螺栓。
1、2、 (10)第二次：用扭力扳手和专用套筒，以40NM 的力矩以同样顺序拧紧气缸盖各螺栓。
1、2、3 (10)用红丹油在螺栓尾部做上标记。
第三次：用扭力扳手和专用套筒，以同样顺序将气缸盖各螺栓再拧过180度。
1、2、 (10)五、清洁并整理工具，报告操作完成。
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某四气门单体气缸盖顶板的改进设计研究
某四气门单体气缸盖顶板的改进设计研究辛花;王艳丽;赵中余;闫玮;狄建兵【摘要】运用有限元法对某发动机四气门单体气缸盖顶板的承载机理及应力分布状态等进行分析研究.研究表明,随着螺栓预紧力的增加,气缸盖顶板的应力变化显著,预紧工况的应力值约占顶板整体应力值的75％～85％;随着爆发压力的增加,气缸盖顶板应力变化很小,因此动态载荷较小.根据应力分布状态分析结果对顶板进行结构改进了设计及分析,最后通过应力测量试验验证其准确性.%The mechanical load theory and the stress distribution state of a four-valve individual cylinder-head ceiling are studied through finite element analysis. Research results indicate that stress on the ceiling changes dramatically as the bolt preload increases and the stress value under preload condition accounts for approximately 75%～85% of the total stress value of the ceiling. Since stress on the ceiling changes slightly as the explosive pressure increases, the dynamic load is relatively small. According to the analyzed results of stress distribution state, structural improvement is made on the ceiling and finally its accuracy is verified by stress measurement tests.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】4页(P27-29,33)【关键词】发动机;单体气缸盖;顶板;结构改进【作者】辛花;王艳丽;赵中余;闫玮;狄建兵【作者单位】中国北方发动机研究所;中国北方发动机研究所;中国北方发动机研究所;中国北方发动机研究所;中国北方发动机研究所【正文语种】中文【中图分类】U464.1321 前言因复杂的内部结构及严酷的工作环境使得气缸盖可靠性成为发动机设计中的技术难点[1]，这就对气缸盖中每个基本结构提出了很高的可靠性要求。
汽车发动机气缸盖与气缸垫组合结构的有限元分析
汽车发动机气缸盖与气缸垫组合结构的有限元分析
史彦敏;李卫民
【期刊名称】《图学学报》
【年(卷),期】2009(030)002
【摘要】研究和探讨了有限元分析理论和方法在汽车发动机气缸盖与气缸垫组合结构强度计算中的应用.以通用有限元分析软件为平台,建立了三维CAD/CAE应用软件集成系统,实现了从预紧工况到爆发工况的结构分析、稳态热分析和热-结构耦合分析.
【总页数】7页(P23-29)
【作者】史彦敏;李卫民
【作者单位】辽宁石化职业技术学院,辽宁,锦州,121003;辽宁工业大学机械工程与自动化学院,辽宁,锦州,121001
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
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气缸盖螺栓的拆卸顺序
气缸盖螺栓的拆卸顺序
汽车发动机气缸盖螺栓的拆卸顺序需要特别注意，一旦顺序搞错了可能会导致发动机损坏或渗漏。
一般来说，拆卸气缸盖螺栓应该按照下面的步骤进行：
1.按照发动机的旋转方向找到第一个缸的上止点。
可以通过手摇曲轴将第一个缸的活塞抬到最高点，然后将曲轴固定在这个位置。
2.从中心开始，以交叉方式拆卸气缸盖螺栓。
在这里，“交叉方式”意味着从中心的第一个螺栓开始，然后跳到另一个螺栓，直到覆盖物的四个角落都有螺栓被拆下。
3.拆下所有气缸盖螺栓后，可以轻松地将气缸盖从缸体上分离。
需要注意的是，不要直接从中心开始拆卸气缸盖螺栓。
这样可能会导致气缸盖产生应力，从而导致暴露的部分损坏或破裂。
正确的拆卸顺序是使用交叉方式一步一步地将所有螺栓拆下，保证气缸盖均匀地受力。
缸盖的有限元模态分析
缸盖的有限元模态分析
崔志琴;李小雷;张翼
【期刊名称】《车用发动机》
【年(卷),期】1999(000)004
【摘要】采用三维有限元法对某大功率柴油机的缸盖进行了模态分析和研究。
分别利用１０节点４面体的高精度单元和４节点４面体的普通体单元构造了较为详细的计算模型，计算出缸盖的固有频率和相应的振型。
并用试验模态法对测出的试验结果进行了验证。
以保证有限元模的正确性。
【总页数】1页(P36)
【作者】崔志琴;李小雷;张翼
【作者单位】华北工学院;华北工学院
【正文语种】中文
【中图分类】U464.132
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2011年第2期 青海师范大学学报(自然科学版)Journal of Qinghai No rm al U niversity (Natural Science ) 2011No .2收稿日期:2010-10-20作者简介:李恒宾(1973-),男(汉族),陕西西安人,副教授,研究方向:汽车检测与维修技术.气缸盖在联接螺栓采用不同拆装顺序时的有限元结构分析李恒宾1,费青章2,黄 平1(1.青海交通职业技术学院汽车工程系,青海西宁 810028;2.青海海达汽车检测有限公司,青海西宁 810028)摘 要:利用三维建模软件Solidw ork s 对气缸盖、气缸体和联接螺栓进行了三维实体建模,利用ANS YS W orkbench 有限元分析软件对模型进行了网格划分,确定了有限元分析模型的边界条件.计算分析了气缸盖联接螺栓采用不同的拆装顺序时,气缸盖的应力分布和变形情况.通过结果比对,得到了联接螺栓合理的拆装顺序,对发动机维修质量的保证有一定的参考价值和指导意义.关键词:气缸盖;有限元;预紧力;接触中图分类号:TK412 文献标识码:A 文章编号:1001-7542(2011)02-0075-05气缸盖作为汽车发动机的重要零部件,其结构复杂,同时要承受很大的机械负荷和热负荷,在使用和维修中很容易出现变形,导致发动机出现漏气、漏水、漏油、甚至燃气冲坏气缸垫的现象[1].实践表明,气缸盖联接螺栓采用不同的拆装顺序对气缸盖的变形和应力分布有较明显的影响.螺栓联接属于典型的边界条件非线性接触问题,它的求解是一个反复迭代的过程,用传统的数学计算方法很难进行计算分析.同时,接触问题要考虑摩擦,使计算的收敛性变得困难.随着计算机技术的不断发展,有限元分析已经成为解决复杂工程问题的重要手段.它在可行性论证、工程设计和结构优化等方面发挥着重要作用,并广泛应用于非线性接触问题的计算和分析.1 有限元模型的建立1.1 三维实体模型的建立对结构进行有限元分析,计算模型的建立是十分重要的.因为计算模型建立的是否合理,对计算的速度、分析收敛及计算结果的可信度影响很大[2].为了保证气缸盖计算分析的准确性,在建立模型时,对其主要结构尺寸不作简化,复杂的水腔和气道均根据实际情况精确建模,以保证计算结果的准确有效.气缸盖三维模型如图1所示,进气道剖面如图2所示.图1 气缸盖三维模型图Fig .1 M odel of the cylin der head图2 进气道剖面图Fig .2 Sectional d raw ing of inlet 气缸体和联接螺栓不是本文研究的重点部件,在保证计算精度和准确性的前提下,对特征做了适当简化处理,建立了气缸体和联接螺栓的三维模型.DOI :10.16229/j .cn ki .issn 1001-7542.2011.02.015青海师范大学学报(自然科学版)2011年1.2 有限元模型的转换和网格划分通过三维建模软件Solidw o rks和有限元分析软件ANSYS Wo rkbench之间的无缝结合性能,将三维实体模型转换为有限元模型.在确定网格数量时应权衡计算结果的精度和计算规模的大小,对装配体网格的划分共生成95704个节点和48814个单元.2 有限元边界条件的确定2.1 发动机的主要参数气缸盖的材料采用铸造铝合金,气缸体的材料采用灰铸铁,联接螺栓的材料采用合金调质钢.详细物理性能如表1所示.表1 装配体材料物理性能表T ab.1 Phy sica l perfo rmance statement of assembly materials区域材料弹性模量Gpa泊松比密度Kg/m3气缸盖铸造铝合金750.332700气缸体灰铸铁1300.257210联接螺栓合金调质钢2060.3078002.2 接触边界条件的确定(1)接触对识别①气缸盖和气缸体接触面接触类型定义为摩擦接触Frictio nal,设定摩擦系数为0.2;②螺栓螺纹部分与气缸体接触类型定义为绑定接触Bo nded;③螺栓头部紧固面与气缸盖接触面接触类型定义为摩擦接触Frictio nal.(2)接触算法的确定在接触算法的选取上采用了增强的拉格朗日乘子法,它克服了罚函数和拉格朗日乘子法的不足,又保留它们的优点[3,4],大大降低了对罚值选取的要求,计算结果容易收敛.2.3 位移边界条件的确定由于气缸盖的形状是不对称的结构,为了精确、全面模拟气缸盖的变形和应力情况,在分析中,取整个气缸盖作为研究对象.气缸盖在实际预紧过程中,主要靠各处的接触来限制变形,当采用接触算法后,对气缸盖的位移不再做约束.对气缸体在底部加入固定约束,同时限制X、Y、Z方向的位移.2.4 载荷边界条件和载荷处理(1)预紧力与拧紧力矩的关系预紧力F的数值应根据载荷性质、联接刚度等条件确定.在使用中所施加的预紧力是由拧紧螺栓所施加的扭矩T给出,T可以使用扭力扳手在拧紧螺栓时测出.拧紧力矩T等于螺旋副间的摩擦阻力矩T1和螺栓支承面上的摩擦阻力矩T2之和:即:T=T1+T2 (1) T1=Fd2tan(ψ+φν)/2(2) T2=f c F(D30-d30)/[3(D20-d20)](3)则:T=T1+T2=12F d2tan(ψ+φν)+23f c(D30-d30)/(D20-d20)(4)整理成如下表达式:(5) 76第2期李恒宾,等:气缸盖在联接螺栓采用不同拆装顺序时的有限元结构分析令:d 2tan (ψ+φν)2d +f c (D 30-d 30)3d (D 20-d 20)=k 1(6)于是有:T =k 1F d(7)k 1:为扭矩系数;d :为螺纹公称直径;T :为拧紧力矩;F :为螺栓预紧力.普通钢制螺栓联接k 1的平均值是0.199,标准偏差是0.05.在经验设计中,k 1一般取为0.2[5].(2)螺栓预紧力的模拟方法采用ANSYS Wo rkbench11.0软件自带的螺栓载荷,它的模拟原理是采用预紧力单元法,施加方便,模拟精度较高.为了比较联接螺栓采用不同拆装顺序的区别,在ANS YS Wo rkbench 中用载荷步的形式来实现,分以下4种方案进行分析计算:方案1:从中间到两边对角拧紧,即:根据图3所示的螺栓编号按①-②-③-④-⑤-⑥-⑦-⑧-⑨-⑩的顺序分三次拧紧,预紧力分别为:20KN 、30KN 、40KN .图3 气缸盖螺栓编号Fig .3 Cylinder head b olts code方案2:从两边到中间不对角拧紧,即:根据图3所示的螺栓编号按⑩-⑦-⑨-⑧-④-⑤-③-⑥-②-①的顺序分三次拧紧,预紧力分别为:20KN 、30KN 、40KN .方案3:从两边到中间对角拆卸,即:根据图3所示的螺栓编号按⑩-⑨-⑧-⑦-⑥-⑤-④-③-②-①的顺序拆卸.方案4:从中间到两边不对角拆卸,即:根据图3所示的螺栓编号按①-②-⑥-④-⑤-③-⑨-⑧-⑩-⑦的顺序拆卸.3 有限元模型的求解及结果分析(1)气缸盖不同拧紧顺序求解结果分析从图4-图7的数据可以看到,联接螺栓按方案1和方案2采用不同的拧紧顺序拧紧后,得到的气缸盖变形和应力值非常接近,证明这两种不同的拧紧顺序得到的预紧效果区别不大.图4 方案1气缸盖总变形情况Fig .4 Total deformation des ign 1图5 方案2气缸盖总变形情况Fig .5 Total deformation of design 277青海师范大学学报(自然科学版)2011年图6 方案1气缸盖等效应力分布Fig .6 Equivalen t stress of design1图7 方案2气缸盖等效应力分布Fig .7 E quivalent stres s of design 2 (2)气缸盖不同拆卸顺序求解结果分析从图8和图9的数据可以看出,按方案3拆卸后气缸盖总变形的最大值和最小值要比方案4的小许多,对气缸盖的维修和使用有利.图8 方案3气缸盖总变形情况Fig .8 Total deformation des ign3图9 方案4气缸盖总变形情况Fig .9 Total deformation of design4图10 方案3气缸盖残余应力分布Fig .10 Residual stres s of design3图11 方案4气缸盖残余应力分布Fig .11 Residual stress of des ign 4 从图10和图11的数据可以看出,采用方案3拆卸后残余应力的最大值和最小值均比方案4小,气缸盖不容易产生疲劳而出现裂纹,同时气缸盖在拆卸后由残余应力导致的变形也较小,效果较好.而按方案4的顺序拆卸后气缸盖的残余应力较大,分布不均匀,最大应力部位出现在气缸盖鼻梁区,对气缸盖重新安装后的密封性有较大影响.4 结论(1)气缸盖联接螺栓采用多次顺序加载后,两种不同的拧紧顺序对气缸盖的变形和应力影响很小,数据也非常接近.说明采用从中间到两边对角拧紧联接螺栓与从两边到中间不对角拧紧时的效果相当.(2)联接螺栓不同的拆卸顺序对气缸盖总变形及等效应力的影响较大,按从两边到中间对角拆卸的原则比较合理.参考文献:[1] 孔宪峰.汽车发动机构造与维修[M ].北京:高等教育出版社,2001:101-104.[2] 宋晋宇.Z6110型柴油机气缸盖、气缸垫接触强度分析及其算法的探讨[D ].大连:大连理工大学,2005:09.[3] 王勖成.有限单元法[M ].北京:清华大学出版社,2003:03.[4] Lei Jiang ,R J Rogers .Combined Lagrangian multiplier and penalty fu nction finite element technique for elastic im pact analy sis [J ].Com -78第2期李恒宾,等:气缸盖在联接螺栓采用不同拆装顺序时的有限元结构分析79pu ter﹠Structu res,1988,30(6):1219-1229.[5] 林湖.发动机关键螺栓紧固理论与实验研究[J].上海海运学院学报,2006(1):18-19.Finite element structural analysis of cylinder head in differentdisassembly and assembly orders of connection boltsLI H eng-bin1,F EI Qing-zhang2,HU A NG Ping1(1.Departm ent o f Autom otive Engineering,Qinghai Communicatio ns Technical College,Xining810028,China;2.Qing hai Haida Vehicle Detection Co.,LTD,Xining810028,China)A bstract:Using3D mo deling softw are Solidw o rks,the three dimensional m odel of the cylinder head, the cy linder blo ck and cy linder bo lts are constructed,ANSYS W orkbench so ftw are is used to me shed,and the boundary condition of the finite element analy sis model are dete rmined.Calculated and analyzed the de-fo rm atio n and stress distribution o f the cylinder head in different disassembly and assem bly orders.The re-sult are co mpared to obtain the reaso nable disassem bly order,w ith a ce rtain significance of reference and guidance to guaranteeing quality of Auto mobile mo to r maintenance.Key words:Cy linder head;finite element;preload;contact。