活塞裙部結(jié)構(gòu)研究及其對發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響.pdf

1、活塞作為內(nèi)燃機(jī)的重要零部件，其設(shè)計(jì)及制造制約著內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展?；钊共恐饕诎l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中起導(dǎo)向作用，其結(jié)構(gòu)對活塞的二階運(yùn)動(dòng)有明顯的影響。本文首先使用實(shí)驗(yàn)?zāi)M相結(jié)合的方法探究了活塞裙部結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變對裙部剛度情況的影響，又以活塞動(dòng)力學(xué)及流體潤滑相關(guān)理論為基礎(chǔ)，借助AVL公司Glide動(dòng)力學(xué)分析軟件，結(jié)合有限元分析、活塞溫度場實(shí)驗(yàn)、以及活塞剛度實(shí)驗(yàn)得到的邊界條件建立了活塞動(dòng)力學(xué)模型，并研究不同活塞裙部剛度情況對活塞動(dòng)力學(xué)結(jié)果的影響。

2、此外借助一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)升級后造成原有活塞火力岸及缸孔拉傷失效的案例，采用Glide動(dòng)力學(xué)分析軟件建立的動(dòng)力學(xué)模型對制定的不同改進(jìn)方案進(jìn)行評價(jià)并找出最佳解決方案，成功解決活塞及缸套拉傷失效，并最終使結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的活塞順利通過了實(shí)驗(yàn)。
　　具體研究內(nèi)容及成果如下：
　　(1)采用實(shí)驗(yàn)?zāi)M相結(jié)合的研究手法，建立了活塞體剛度矩陣，為動(dòng)力學(xué)分析提供邊界條件。并且探究了減重腔的布置對活塞裙部及活塞環(huán)岸徑向剛度的影響，以及裙部結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)整對裙

3、部剛度情況的影響。研究發(fā)現(xiàn)減重腔的布置不會明顯降低活塞的徑向剛度，活塞裙部不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對裙部剛度的影響各不相同。
　　(2)建立的活塞動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型中綜合考慮了活塞的熱態(tài)變形、彈性變形、缸套的熱態(tài)變形、冷態(tài)安裝變形和彈性變形、活塞和缸套接觸表面粗糙峰高度、半徑及密度等因素的影響，并將邊界潤滑模型引入到了計(jì)算中，從而使動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型與工程實(shí)際更加貼近。
　　(3)研究了不同裙部剛度情況對活塞動(dòng)力學(xué)的影響，不同裙部剛度情況分別包

4、括：裙部剛度的大小、裙部剛度的不同分布、裙部剛度的不對稱。研究發(fā)現(xiàn)裙部剛度情況對活塞的運(yùn)動(dòng)情況有直接影響，活塞裙部剛度的減小都會使活塞徑向位移以及最大擺動(dòng)角度增大，但活塞裙部在不同高度方向剛度的改變對活塞的動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)情況影響各不相同，其影響應(yīng)根據(jù)具體機(jī)型的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行具體分析。適度減小活塞次推力側(cè)剛度造成的活塞主、次推力側(cè)的不對稱設(shè)計(jì)會使活塞的最大擺角變大，另外活塞的最大敲擊能量會有所增加，本文中的最大敲擊能量增大了13.7％。

5、　　(4)本文針對某柴油機(jī)試驗(yàn)后出現(xiàn)活塞火力岸及缸孔拉傷失效問題，使用AVL GLIDE軟件建立了活塞組件動(dòng)力學(xué)分析模型，對活塞二階運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，并針對不同活塞銷孔偏心、裙部及頭部型線優(yōu)化方案進(jìn)行對比，得到了最優(yōu)的改進(jìn)方案，并成功解決活塞及缸套拉傷失效問題。研究表明，在設(shè)定活塞銷孔偏心的時(shí)候，不僅要考慮活塞銷孔偏心對活塞敲擊噪聲、摩擦損失等性能的影響，而且一定要考察其對活塞換向過程中與缸套的接觸情況的影響。當(dāng)活塞熱負(fù)荷增大或二階運(yùn)動(dòng)動(dòng)作