精密制造對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦特性的影響研究.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦特性直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和壽命。發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦特性的好壞,除受到潤(rùn)滑系統(tǒng)性能的直接影響外,還與發(fā)動(dòng)機(jī)各摩擦副表面的加工尺寸和精度有密切的關(guān)系。隨著中國(guó)汽車市場(chǎng)的迅速發(fā)展,發(fā)動(dòng)機(jī)的本土化生產(chǎn)已然成為趨勢(shì)。然而,由于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程的互相脫節(jié),本土化發(fā)動(dòng)機(jī)性能良莠不齊,即使同一批次發(fā)動(dòng)機(jī)的性能其一致性也無(wú)法保證。究其原因,一是盲目按照?qǐng)D紙生產(chǎn)但是其制造水平無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求,零部件尺寸公差分配不合理,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦性能波動(dòng)過大,

2、廢品率較高;二是對(duì)零部件尺寸公差與發(fā)動(dòng)機(jī)性能一致性的關(guān)系認(rèn)識(shí)淡薄,一味地追求降低成本,因而盲目地?cái)U(kuò)大尺寸公差以降低制造要求。如何建立發(fā)動(dòng)機(jī)加工精度與摩擦功波動(dòng)的關(guān)系,并通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦副關(guān)鍵尺寸的公差控制降低發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦功的波動(dòng),進(jìn)而在降低生產(chǎn)成本的同時(shí),使發(fā)動(dòng)機(jī)性能穩(wěn)定性得以提升,是本文所要研究的課題。
　　本文首先建立發(fā)動(dòng)機(jī)性能仿真模型用以考察發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦功的變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能,包括扭矩、功率和燃油消耗率的影響。然后采用基于多體動(dòng)力

3、學(xué)(MBD)的方法,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦功最重要的兩組摩擦副:活塞組和曲軸系,獲得其詳細(xì)的摩擦性能。在考察摩擦性能的過程中,利用拉丁超立方采樣(LHS)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE),從活塞組和曲軸系眾多參數(shù)中分別篩選出5個(gè)和2個(gè)最重要的尺寸參數(shù)作為公差優(yōu)化分配的設(shè)計(jì)變量,并對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行尺寸鏈的分析和公差等級(jí)劃分。而后利用Kriging插值估計(jì)方法分別建立活塞組和曲軸系摩擦功波動(dòng)近似模型;同時(shí),在二級(jí)模糊綜合評(píng)判方法的基礎(chǔ)上建立尺寸公差的成本模型

4、。在此基礎(chǔ)上采用遺傳算法(GA),利用摩擦功波動(dòng)近似模型和成本模型對(duì)關(guān)鍵加工尺寸公差進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì),得出關(guān)鍵加工尺寸的最優(yōu)公差分配方案。優(yōu)化結(jié)果使活塞組摩擦功波動(dòng)降低了42.85％,曲軸系的摩擦功波動(dòng)降低了32.09%。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括:1)將發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的尺寸公差與發(fā)動(dòng)機(jī)性能包括功率、扭矩和燃油消耗率通過發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦功這一關(guān)鍵中間指標(biāo)聯(lián)系起來(lái);2)從尺寸公差出發(fā),考察了發(fā)動(dòng)機(jī)性能一致性差的原因;3)通過優(yōu)化尺寸公差分配