随着能源危机的到来,大气污染加剧,环保法规的日益严苛,这些因素促使柴油机向高功率密度、高转速的方向发展。在发动机的运行过程中,机体承受多种交变载荷以及高的热负荷的作用,工作条件最为恶劣。而缸盖是发动机的核心零部件,需承受高温高压燃气作用。缸盖的疲劳寿命是制约发动机整机耐久性的关键性参数。研究其热负荷与机械强度是设计发动机零部件的重点。本课题以湖南省自科基金(10JJ6080)、汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主课题(61075002)为依托,以某柴油机气缸盖为研究对象,基于热-固耦合的分析方法,对缸盖性能进行数值仿真研究和强度分析,并利用实验设计(Design of Experiments)对气缸盖结构进行优化,论文主要研究工作如下:(1)通过缸盖的测温实验,得到缸盖区域测点的温度值,利用软件拟合火力面参数以及换热面的换热系数,作为软件的边界条件。利用有限元软件计算温度场与实验数据进行对比,存在差别则修正经验公式参数直至拟合。(2)建立了柴油机气缸盖的热-固耦合数值仿真模型,建立缸盖与相关零部件的整机模型。模拟发动机的真实情况,按照装配和发动机运行工况顺序加载载荷。通过分析缸盖的温度场、应力分布以及变形分布,研究缸盖开裂的原因。(3)利用实验设计,分析底板厚度、中隔板厚度、顶板厚度、进排气侧板厚度以及下水套高度等对缸盖的热负荷影响程度。对气缸盖提出结构改进方案。通过分析优化方案,为缸盖鼻梁区的优化提供参考方向。