发动机是汽车的“心脏”，活塞是发动机的“中枢”，活塞的设计及制造水平对发动机的性能和可靠性起着决定性的作用.

活塞在发动机的工作过程中所受到的热应力与机械应力千变万化，活塞设计过程离不开对活塞的热负荷与机械负荷的研究，热负荷疲劳试验方面，国内的浙江大学、同济大学等高校进行了比较多的研究，在材料的高温蠕变研究方面，国内一些军工企业如航空航天等领域对此进行了一定研究，并走在了国内的前列，形成了一定的理论体系，尽管活塞与其他部件存在着比较大的差异，研究的结果不能通用，但是研究方法可以在活塞的热疲劳分析中是可以借鉴的。国内众多机构对材料进行了大量的机械疲劳试验，但多数局限于对普通材料的金属拉伸试验、金属高温拉伸试验等常规的试验手段，单独对活塞的机械负荷疲劳研究进行的机构及试验设备很少，大同70研究所、滨州渤海股份有限公司引进了德国英斯特朗公司生产的活塞液压脉冲疲劳试验台，可以模拟活塞在发动机中的受到的机械负荷情况，但由于试验设备所限，不能模拟活塞在发动机中所受到的热负荷， 现有的研究水平无法对活塞设计提供提供强有力的支持。

国外的一些活塞公司和研究院一直致力于通过研究活塞的疲劳可靠性等来进行有效的活塞结构设计，在技术发达国家、一些实力强劲的研究院及活塞设计生产机构如美国西南研究院、美国FM、德国马勒、日本KS等机构都持续进行活塞疲劳试验、理论及有限元等方面的研究，从而更好的进行产品的结构设计，除此之外，一些国外专家也针对活塞的设计及疲劳强度等进行了多方面的研究， Yamauchi 等利用Sic纤维对活塞进行强化，以提高活塞的疲劳寿命；Busqiun首先提出指数形式的S-N曲线方程，成为了常规疲劳设计的基础，Volt K等结合材料S-N曲线、有限元分析和断裂力学理论等研究了活塞寿命，使得活塞的可靠性研究领域迈出了一大步，也对活塞的结构设计提供了很大的参考依据。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计的基本内容

复习发动机设计相关知识理论,工程热力学相关知识理论，传热学相关知识理论，内燃机学相关知识理论，汽车构造相关知识理论，学习热能与动力机械基础相关知识理论，学习CATIA软件和有限元分析软件（ansys workbench),熟练掌握它们的功能和使用方法，进行110KW车用汽油机活塞结构设计及温度场分析，完成相应的热力过程计算以及110KW车用汽油机活塞结构参数的设计与计算，利用CATIA软件进行活塞结构设计并建立三维模型，运用有限元分析软件（ansys workbench）对活塞零件进行温度场分析。

2.2设计的目标

通过此次毕业设计，期望达成以下目标：

（1）基于发动机设计理论、内燃机学和工程热力学理论，完成110KW车用汽油机总体设计以及热力过程计算。

（2）基于发动机设计理论及内燃机学，完成110KW车用汽油机活塞结构参数的设计与计算。

（3）熟练掌握CATIA软件的功能和使用方法，完成汽油机活塞结构设计并建立三维模型。