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汽车发动机缸体缸盖结合面密封性研究

李伟光  
【摘要】:密封性是发动机制造和装配过程中评定其质量和性能的重要指标之一,发动机密封性差主要原因是缸体缸盖结合面密封性差。结合面的微观形貌决定结合面在拧紧力作用下会产生变形,破坏了结合面的密切接触,需要准确的方法来解决汽车气缸体缸盖螺栓的拧紧顺序、扭矩和汽车缸体缸盖结合面制造精度对汽车发动机密封性的影响。本文首先使用非线性有限元技术理论以及通过接触弹性相互作用这两种方法建立螺栓组连接有限元模型,分析螺栓连接件结合面的压力分布影响因素;其次,通过测量结合面的表面形貌,分析结合面制造精度与发动机结合面密封性的关系;然后,对汽车发动机缸体-缸盖-气缸垫进行有限元建模并仿真,研究其密封性;最后,通过对比分析不同的螺栓拧紧顺序,研究螺栓预紧力对密封性影响。通过数值解析表明缸体缸盖结合面密封性受结合面制造精度、结合面螺栓的拧紧步骤及预紧力的影响;在制造精度与密封性泄漏公式中引入统计量偏度kR和表面形貌特征参数vmR两个参数,与之前的经验公式对比分析,新的公式更加精确地反映出泄漏量;在结合面装配方式下进行有限元仿真,分析气缸垫应力,以密封安全区域节点是否形成密封的应力环来判断结合面密封的效果,最后分析得出气缸垫与结合面配合良好,为发动机生产装配检查密封性问题时提供新的检测方法;对缸盖螺栓拧紧顺序进行质量评定,使气缸垫上的应力分布更为均匀,具有更高的紧密度,使密封性得到提高。


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