随着发动机越来越趋向于高功率,作为发动机重要零部件的缸盖已经严重制约了功率的提高。由于缸盖结构比较复杂,并且在工作过程中始终承受着高温、高压的燃气冲蚀,气门座圈的过盈力,预紧螺栓的预紧力等,因此优化缸盖的结构以降低其最高温度和最大应力就显得越来越有必要。目前对于缸盖结构优化时多以单一的降低温度或者应力作为优化的目标,很少同时以两者作为优化的目标,或者即使有也只是简单的比较一下某结构的变化对于温度或者应力的影响,并未深度的探讨之间的关系。通过实验测得的数据虽然能够反映真实的情况,但是由于实验成本较高、周期较长而难以实现。针对上述问题,本文以某柴油机单缸的缸盖作为研究对象,考虑了缸盖、机体、气门座圈、气缸垫、螺栓、缸套、以及冷却水套,采用直接耦合法得出缸盖的温度分布,通过对比试验测得试验点的温度值以证明分析温度场的正确性。在求得正确的温度场的基础上又计算了缸盖在热工况、预紧工况、爆发工况以及耦合工况下缸盖的应力分布,找出应力最大时的工况以及应力点。运用正交试验法分析了冷却水流量、鼻梁区下管道直径、管道角度这三种因素对最高温度和最大应力的影响以及他们的敏感性大小。在多目标优化时可以通过去量纲化使每种优化目标变成无量纲的数值,当优化目标不统一时要把逆指标转化成正指标,然后把多指标根据权重转化为一组无量纲的单目标数值来找出最优组合。本文主要研究内容如下:1.气缸盖热-流-固耦合分析通过测量以及参考经验公式或半经验公式确定耦合分析时各部分的边界条件,对于难以确定的流固耦合处传热运用直接耦合法转化成内部边界。运用流体动力学分析软件CFX对其进行求解,得出单缸各部分的温度场,与实验所测得试验点的温度相比证明了分析的正确性,找到缸盖的最大温度点。2.三种因素对缸盖的温度及应力的影响研究分析了冷却水流量、鼻梁区下管道直径、管道角度这三种因素对缸盖最高温度及最大应力的影响,为了准确探究这三种因素的影响规律,每种因素取五个水平,组成了三因素五水平的正交试验。按照正交试验表的排序仿真分析得到25组最高温度值和25组最大应力,通过数据处理得出了这三种因素对缸盖最高温度和最大应力的影响规律,然后通过方差分析和F检验得到了这三种因素影响力大小顺序。3.多目标无量纲化求最优组合缸盖的最高温度和最大应力都为逆指标(数值越小越好),因此不用转化为正指标。假设最高温度和最大应力为等权重,去量纲化时比较了极大值法、标准差值法、均值化法这三种方法,通过公式推导证明了极大值法和标准差值法在去量纲化时存在不等权或者数据变异,均值法能够很好的反映数据的规律。因此用均值化法去量纲,通过比较得出三种因素的最优组合。