195型柴油机燃烧室的几何测量--《拖拉机与农用运输车》1985年06期
195型柴油机燃烧室的几何测量
【摘要】：本文针对目前国内对195型柴油机缸头燃烧室內部空间几个关键尺寸尚不能测量的问题,进行了研究探索。用几件结构简单的检具结合计算,较方便正确地测出具体数据,并可据此分析燃烧室的加工偏差及其对柴油机性能的影响。
【作者单位】：
【关键词】：
【正文快照】：
柴油机燃烧室几何形状的正确与否,直接影响柴油机的热效率和起动性能。5195柴油机的燃烧室为涡流室式,其形状如图1。图中的尺寸26、7和200都是空间尺寸,因不易测量,历来靠工艺保证。为此我们研究了一套检验工具进行间接测量,并计算出各个几何体的位置数值。其原理如下:将燃烧
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京公网安备75号山东195型柴油机机体油道的改进--《内燃机》1988年04期
山东195型柴油机机体油道的改进
【摘要】：正 泰山—12型小四轮拖拉机以其马力大、载货量多、跑得快等特点进入千家万户。但是,由于操作技术水平较差,拖拉机又多在超速超载、路况不好的条件下作业,加速了机件的磨损与损坏。机体孔φ200D上方的油道处裂纹是其中故障之一。故障比例虽小,但更换机体需要大拆整合机器,直接影响着产品质量和信誉。裂纹故障一般出现在使用3～5个月以后,最初发现机油管接螺栓处
【作者单位】：
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泰山一昭型小四轮拖拉机以其马力大、伐货髦多、跑得快等特点进入千家万户。但是,山于操作技术水平较差,拖拉机又多在超速超载、路况不好的条件下作业,加速了机件的磨损与损坏。机休孔叻2。。D上方的油道处裂纹是其中故障之一。故障比例虽小,但更换机体需要大拆整台机器,直接
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京公网安备75号S195柴油机曲轴的几何建模和仿真参数准备
S195型柴油机的部分技术规格
燃油消耗率
单缸卧式四冲程
0.27kg/(kW&h)
& S195型柴油机部分质量参数如下表2.2：
S195型柴油机部分质量参数
曲轴飞轮组
/Engineer是美国PTC公司于1988年开发的由设计至生产的机械自动化的三维实体模型设计软件,它不仅拥有CAD的强大功能,同时还具有CAE和CAM的功能,广泛应用于机械设计、模具设计、机构分析、有限元分析、加工制造及关系数据库管理等相关领域。而且能同时支持针对同一产品进行同步设计,具有单一数据库、全相关性、以特征为基础的参数式模型和尺寸参数化等优点。采用三维CAD设计的产品,具有和实物完全相同的数字产品,零部件之间的干涉一目了然，
Pro/Engineer 软件能计算零部件之间的干涉和体积,把错误消灭在设计阶段[6]。
E三维设计平台,通过对特征工具的操作,避免了高级语言的复杂编程,所开发设计出来模型,便于研究人员通过对界面特征工具的操作,这样既可辅助研究人员完成其设计构思、减轻劳动强度、提高效率和精度、改善视觉的立体效果,并可有效地缩短研制周期,提高设计制造的成功率，也为后续的3D运动学仿真分析奠定了基础。
本文就是选用这应用比较广泛、功能强大的Pro/Engineer建立曲轴飞轮组的CAD模型。
S195柴油机曲轴结构形状复杂，在实际模型中，为了减少应力集中，曲轴不同截面的结合处都有半径较小的倒角，同时为了实现曲轴和轴承间的润滑，曲轴上布置了许多油孔。在对曲轴模型进行简化过程中，考虑到倒角、油孔、凸台、键槽、螺纹等对整体结构动力学影响较小，为后续划分网格方便起见，故在对曲轴进行离散生成CAD模型之前将这些几何特征抑制掉。而连杆轴颈两端的内圆角是应力集中危险处，因此内圆角在建模中不能省略。
2-1Pro/Engineer环境下建立的曲轴飞轮组CAD模型:
众所周知，在进行有限元分析计算时，前处理工作是一个重要环节，前处理质量的好坏将直接影响计算结果的精度和计算的规模。前处理的主要内容为模型有限元网格划分和模型有限元动静缩减。
有限元方法的基本思想是将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象，单元之间通过有限个节点互相连接，然后根据变形协调条件列出平衡方程综合求解。划分网格是建立曲轴飞轮组有限元模型的一个重要环节，需要的工作量非常大，所划分的网格对计算精度和计算规模直接产生影响。理想的有限元体网格应该是等边四面体和立方体等几何体。由于曲轴飞轮组比较复杂，因此完全采用理想的单元对结构进行离散化在实际工作室很难实现的，本文在划分网格过程中使实际单元形态尽可能接近理想单元。此外本文在划分网格时考虑了网格数量，网格疏密，单元阶次和网格质量等因素对计算精度和计算规模的影响[7]。
有限元方法的基本思想是将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象，单元之间通过有限个节点互相连接，然后根据变形协调条件列出平衡方程综合求解。划分网格是建立曲轴飞轮组有限元模型的一个重要环节，需要的工作量非常大，所划分的网格对计算精度和计算规模直接产生影响。理想的有限元体网格应该是等边四面体和立方体等几何体。由于曲轴飞轮组比较复杂，因此完全采用理想的单元对结构进行离散化在实际工作室很难实现的，本文在划分网格过程中使实际单元形态尽可能接近理想单元。此外本文在划分网格时考虑了网格数量，网格疏密，单元阶次和网格质量等因素对计算精度和计算规模的影响[7]。
曲轴飞轮组结构划分的有限元单元节点数很多，综合后得到的方程阶数是很高的，在计算时会增加时间，影响计算精度。如果采取在保留对接界面节点及一些需要的有关节点的情况下来缩减有限元模型，可以给综合过程及综合后的计算带来极大的方便。缩减后的模型要能与原有模型保持一定的精度，使得缩减后的各点位移振型能方便地测出[8]。
完整的缩减步骤一般为：将在HyperMesh中曲轴飞轮组有限元模型导出，产生模型文本文件；设定主自由度；了解需要关心的结构模态和频率，外载频率和响应频率成分，决定缩减的模态数量；确定缩减类型；用模态分析求解器进行模型动静缩减：将原有限元模型上万个自由度模型，缩减到几百个主自由度上，产生质量和刚度矩阵文件等；检查缩减结果，总自由度个数应该等于ASET节点主自由度个数加上QSET模态自由度个数。
HyperMesh软件是美国Altair公司的产品，是世界领先、功能强大的CAE应用软件包，是一个高性能的有限元前后处理器。在处理几何模型和有限元网格的效率和质量方面，HyperMesh具有很好的速度，适应性，人机交互及其方便，并且对模型规模没有软件限制。
HyperMesh的lD、2D及3D面板提供了多种交互式建立映射网格和自由网格的方法。通过旋转、拉伸、扫描等命令来生成映射网格；也可以应用其自动网格划分模块来生成四面体自由网格，在划分自由网格的过程当中用户可以交互调整每一个曲面或边界的网格参数，包括单元密度，单元长度变化趋势，网格划分算法等。划分网格时要保证网格质量能达到某种指标的要求，具体的网格质量可以用细长比、锥度比、内角、翘曲量、拉伸值、边节点位置偏差等指标来衡量。为了保证CAE模型的质量，在使用HyperMesh划分网格的过程中，对于检测到的形态不是很好的单元，尤其是在由二维网格生成三维网格之前，可以随时通过2D页面中的qualityindex来对质量差的单元进行优化处理，如果处理后仍有少部分网格还不能达到质量要求，则可以通过2D页面中edit
elements菜单中的工具对其进行手工局部调整[9]。
因此，本文采用HyperMesh的网格优化处理方法是目前最理想的有限元网格处理方法，可以得到高质量的六面体网格。
曲轴六面体网格划分的关键是模型的切割成块，具体的模型切分如图3-1所示：
将上述简化后的曲轴飞轮组
CAD 三维模型导入 HyperMesh中进行离散化，采用高精度的六面体单元划分网格，共划分了
8181 个节点，6426个单元。
在模型有限元缩减之前，在无约束的情况下进行模态分析，确定曲轴飞轮组对的自振频率和模态，了解结构固有动态特性。模型的第七阶到第十二阶的频率及振型如下表3.1和图3-5。
表3.1曲轴飞轮组的振动频率
频率值（HZ）
频率值（HZ）
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S195型柴油机的常见故障工具类服务
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X195型柴油机的改进设计
由于X195型柴油机具有结构简单、制造成本低、使用方便、使用环境要求不高、适合我国广大农村实用技术水平和购买力较低的特点，其在小型拖拉机或者农用三轮运输车上的应用比较广泛。本次设计是在X195型柴油机的基础上进行改进，来提高其输出功率。
作者单位：
长安大学汽车学院 陕西·西安 710064
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