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,随着发动机技术的快速发展,对动力性和燃油经济性的要求越来越高,给密封性也带来了很大的挑战。发动机的密封性能差会引起漏水、漏油和漏气现象,不仅会引起发动机动力损失、功率下降、使用寿命降低,还会导致污染环境、能源浪费。发动机缸体缸盖结合面的密封是缸体缸盖结合面的制造精度、垫片的制造精度、气缸盖螺栓的摩擦系数、拧紧顺序、预紧力的一致性及各零部件的材料特性等因素综合作用的结果。发动机缸体缸盖结合面处产生泄漏常用的解决方案是根据零件的互换性,下线重新装配,不仅耗费了大量的人力物力,而且还严重影响产能,这是生产过程中亟待解决的关键装配问题之一。因此急需寻找科学的方法判断缸体缸盖结合面的制造精度、气缸盖螺栓的拧紧顺序和扭矩对结合面密封的影响。本文从理论上分析了垫片密封系统的机理,通过数值解析研究了缸体缸盖结合面制造精度与密封性的关系,采用有限元数值模拟装配过程中的气缸垫应力分布,获得了制造精度和装配工艺对密封性能的影响规律。本文的主要研究工作如下:(1)垫片密封连接系统的机理分析研究了垫片密封的机理、密封过程及其泄漏形式,分析了影响垫片密封的主要影响因素,并建立了基于分形理论的金属垫片的泄漏模型。(2)表面制造精度与密封性能关系研究采用Coherix红外激光轮廓测量仪对发动机缸体缸盖结合面进行测量分析,总结结合面加工规律。根据测量结果导出测量点云,进行去噪等处理后,对海量数据进行数字化处理,分析了粗糙表面的Hertz接触模型和统计学接触模型,研究制造精度和密封性能之间的关系。(3)缸体缸盖结合面的有限元建模仿真对发动机装配体进行有限元建模仿真,根据螺栓装配过程中采用的扭矩-转角控制法进行载荷的加载方式,按照螺栓的实际拧紧顺序进行分步加载,仿真分析垫片的应力分布以判断结合面的密封情况。(4)装配工艺仿真及质量评定在现有的螺栓扭矩范围内,对螺栓拧紧顺序和扭矩进行质量评定,对比分析多种拧紧顺序,使垫片上的应力分布更为均匀,具有更高的紧密度。