三缸汽油机活塞非对称设计对摩擦磨损及敲击能量的影响研究

发布时间：2023-03-12 15:35

　　三缸发动机因结构紧凑、效率高等优点成为当前乘用车节能减排主流机型,然而噪声问题一直是限制其品质提升的关键问题。活塞作为内燃机进行能量转化的关键零部件,其结构设计对内燃机整体性能起到举足轻重的作用,尤其是对发动机敲击噪声和摩擦磨损性能影响显著。因此,本文以某款三缸汽油机为对象,采用仿真计算结合试验验证的方法,对活塞二阶运动过程进行模拟计算,研究三缸汽油机活塞非对称设计对摩擦磨损及敲击能量的影响并进行参数优化。首先,建立考虑粗糙度、弹性和热变形等影响的活塞多体动力学模型,并开展硬度塞温度场试验和裙部磨损试验验证了模型的准确性。通过非对称裙部型线设计和活塞二阶运动过程仿真计算,研究了非对称缩减量设计、主推力侧双凸点设计等对活塞敲击能量、裙部摩擦损失和磨损载荷的影响并进行参数优化。结果表明:适当增大活塞主推力侧裙部顶部和底部径向缩减量而次推力侧采用相对较小缩减量的非对称设计,可降低活塞在换向时产生的倾斜并改善活塞裙部摩擦损失。进一步采用主推力侧双凸点设计后,发现随凹腔位置升高,裙部摩擦损失呈现出先减少后增加的趋势,敲击能量峰值则先升高后降低。随凹腔深度增大,裙部摩擦损失先减少后增大,而敲击能量...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
    1.3 本文主要研究内容
第二章 多因素耦合活塞动力学模型
    2.1 模型简介
        2.1.1 理论模型
        2.1.2 模型建立
    2.2 活塞变形边界
        2.2.1 活塞主要参数及结构特征
        2.2.2 活塞有限元模型
        2.2.3 活塞温度场试验
        2.2.4 活塞换热边界条件及温度场模型
    2.3 缸套变形边界
    2.4 粗糙度参数
    2.5 气体压力边界
    2.6 计算结果与分析方法
        2.6.1 活塞二阶运动评估
        2.6.2 活塞摩擦磨损分析
    2.7 试验验证
    2.8 本章小结
第三章 非对称裙部型线设计的影响和参数优化
    3.1 非对称缩减量设计
        3.1.1 方案设计
        3.1.2 结果分析
    3.2 主推力侧双凸点设计
        3.2.1 双凸点型线定义
        3.2.2 凹腔高度的影响
        3.2.3 凹腔深度的影响
        3.2.4 凹腔宽度的影响
    3.3 参数优化
    3.4 本章小结
第四章 非对称结构设计的影响和参数优化
    4.1 活塞销偏置设计的影响
    4.2 活塞重心偏移的影响
        4.2.1 X方向偏移的影响
        4.2.2 Y方向偏移的影响
    4.3 曲轴偏置设计的影响
        4.3.1 曲轴正偏设计的影响
        4.3.2 曲轴负偏设计的影响
    4.4 参数优化
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结全文工作
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
研究期间发表论文



本文编号：3761480