中重型柴油机在工程机械、载重汽车中应用广泛,国内柴油机设计主要集中在单一零部件的宏观分析,而对机体组的组合体之间的协调性很少涉及。本文以4108型柴油机为研究对象,通过研究缸套-缸孔之间的配合间隙对缸套变形的影响,总结机体组各结构之间的协调性,为传统的柴油机行业的设计工作提供经验。柴油机的绝大部分的零部件都是以机体作为支架,机体的受力状态和具体结构都非常复杂。在柴油机机体的设计和制造过程中,由于结构设计不合理就会导致在机体组装配工作状态时出现裂纹等损坏现象。机体在工作过程中必须满足足够的静强度与抗变形能力,才能保证在柴油机工作过程中机体组的安全,以及机体组其他关键结构的正确配合关系。缸套是柴油发动机非常重要的零件之一。缸套变形将直接对活塞环的密封产生直接影响,在工作过程中,由于缸套发生变形严重,会造成活塞与缸套间的间隙过大或过小,间隙如果过小会造成拉缸,过大则活塞对缸套造成的冲击力加大,使得柴油机的工作过程恶化。因此,研究柴油机的缸套变形,对保证气缸的良好密封性和柴油机正常工作具有重要意义。本文首先通过实验测量缸套轮廓变形,提取变形结果,结合仿真计算分析不同缸套-缸孔配合间隙对机体组结构协调性的影响,并通过动力学计算研究在发动机不同爆发压力下缸套内表面的振动情况。研究内容有以下几个方面:1、制定缸套测量方案,通过轮廓测量仪测得缸套内表面在不同截面的径向变形量和圆度、4条特征线方向的轴向变形量。通过分析缸套变形数据,得到4108型柴油机四个缸套在上、中、下三个截面的径向变形差异较大。由于缸套测量仪夹持爪的影响,使得缸套下部的圆度较大。四个缸套的轴向变形从上往下均出现先变大后变小的趋势。2、建立机体组有限元模型,计算缸套在有夹持爪径向支撑力下缸套的轮廓变形,通过与实验测得的变形数据对比,验证模型的正确性。通过设置不同缸套-缸孔配合间隙值,分析配合间隙对缸套变形的影响,得到不同配合间隙下,缸套有效变形的趋势。3、通过计算分析有夹持爪条件下且未安装缸盖时的缸套变形,并与实验结果进行对比标定,分析对比正常装配下有无夹持爪条件下的缸套轴向变形,得到无夹持爪条件下的缸套轴向变形修正公式。4、对机体组有限元模型进行有限元计算,计算不同缸套-缸孔配合间隙下的组合体关键结构无量纲刚度,利用响应面法,以缸套扭曲度做为响应面函数的系统输出值,以缸内爆压、缸套上、中部径向刚度作为函数的自变量,通过数据拟合得到缸套变形与机体组结构的协调性规律。5、搭建动力学模型,对机体组进行减缩,通过非线性单元模拟活塞-缸套导向运动,考虑气体爆发力对柴油机模型进行动力学仿真,分别得到发动机在1000r/min、2000r/min、3000r/min下缸套表面振动速度与加速度,研究发动机转速对缸套表面振动情况的影响。