喷油系统是柴油机的重要组成部分,它决定了柴油机的正常运行和对外做功。目前提高功率,节约能源和减小排放已经成为柴油机发展的必然趋势。因此,要求柴油机喷油系统也向着高性能化发展。柱塞的主要作用是确保喷油泵能够为柴油机持续、有效的.供油。在一台柴油机中,如果喷油柱塞出现失效情况,不但会直接导致柴油机无法完成预先的工作要求,而且对柴油机本身造成损害,因此对柱塞进行运动学计算和应力分析是十分必要的。工程中表明,磨损和疲劳断裂是柱塞出现的主要失效形式,当柱塞工作时,当其经过上止点附近会受到上端喷油力作用,其特点是周期循环且交变,因此在喷油系统运行时柱塞的受力情况比较复杂,简单的静力学分析很难模拟柱塞的应力和变形情况。本文首先通过对凸轮型线的研究,确定柱塞各工况下升程、速度和加速度函数,通过对柱塞运动学函数的探究,对喷油系统在不同工况下的工作情况进行分析。根据厂家提供的产品生产图纸,对包括喷油柱塞和凸轮等进行建模,利用ABAQUS/CAE模拟软件进行动力学分析,将仿真所得的动力学结果与计算结果进行对比,在验证结果的同时,讨论两者略有差异的原因。同时,分析柱塞在运动过程中危险点的受力情况,并对柱塞进行疲劳校核。针对在柱塞工作过程中出现的应力集中问题,对其结构进行优化并仿真对比。在柱塞工作过程中,出现振动是避免不了的,通过对柱塞模态的计算,分析其固有频率和振动变形量。此外,在分析零件时,对其材料的研究是必不可少的,材料的性能决定零部件是否能够满足工作要求。本文在观察柱塞工作面磨损的同时,采用仪器对柱塞材料的化学成分进行检测,同时讨论此种材料的生产过程和热处理工艺,结合柱塞的工作情况,对4102型柴油机喷油柱塞进行全面分析。