活塞系統(tǒng)二階運動分析及表面形貌擠壓效應研究.pdf

1、本文以內燃機活塞－缸套系統(tǒng)為研究對象，對工作狀態(tài)下活塞裙部二階運動和混合潤滑特性進行了研究；將表面織構技術應用于活塞裙部摩擦學分析，研究了微凹坑造型表面對活塞裙部摩擦性能和二階運動的影響；設計了活塞裙部－缸套摩擦副的往復摩擦實驗，間接驗證了理論分析的正確性；研究了不同類型表面形貌對活塞裙部擠壓油膜狀態(tài)的影響。為改進活塞裙部摩擦學設計提供了理論依據(jù)。
　　研究了活塞裙部的熱變形和機械變形問題，采用三維有限元進行了分析，得到了對應各個

2、曲軸轉角的活塞裙部熱變形和機械變形數(shù)據(jù)，為進一步準確分析裙部的潤滑特性提供了依據(jù)。
　　綜合考慮了活塞裙部外形輪廓、表面波度和粗糙度、活塞裙部和缸套的熱變形和機械變形等因素，建立了內燃機活塞裙部混合潤滑數(shù)學模型。比較了冷態(tài)和工作狀態(tài)下活塞二階運動軌跡、最小油膜厚度以及摩擦力的不同。計算分析了工作狀態(tài)下裙部橫向型線和縱向型線對活塞裙部混合潤滑特性的影響，給出了活塞裙部型線的優(yōu)化設計方案。通過活塞仿真設計，研究了活塞裙部長度、活塞銷偏

3、心距、配缸間隙、徑向縮減量等設計參數(shù)對活塞二階運動和摩擦的影響，提出了一些活塞結構參數(shù)的設計準則。
　　結合表面織構技術、雷諾方程以及活塞動力學方程，建立了活塞裙部微凹坑表面潤滑分析模型。分析比較了微坑深徑比、直徑和分布密度等裙部微凹坑表面特征參數(shù)對活塞裙部二階運動和摩擦特性的影響，對最佳織構表面造型參數(shù)進行了探討。
　　設計了活塞裙部－缸套摩擦副的往復摩擦實驗，考察不同裙部微凹坑表面對活塞－缸套摩擦副的實際減摩效果。實驗結

4、果顯示，對活塞裙部表面進行微坑織構化處理，可有效降低活塞裙部的摩擦系數(shù)，間接驗證了理論分析的正確性。
　　研究了表面形貌的擠壓效應。針對活塞裙部，建立了微凹坑表面擠壓油膜特性流固耦合分析模型。采用歐拉/拉格朗日耦合算法對活塞裙部與缸套間的潤滑油擠壓過程進行流固耦合模擬分析，對擠壓油膜受微凹坑直徑、深徑比、分布密度等微造型參數(shù)綜合作用的影響情況進行研究，比較了不同類型表面形貌下擠壓油膜承載能力的變化狀況，得到了使擠壓油膜具有最大承載