考虑热变形和弹性变形的活塞二阶运动数值分析

文章建立了内燃机活塞裙部混合润滑数学模型,建模时综合考虑了活塞裙部外形轮廓、表面波度和粗糙度、活塞裙部和缸套的热变形和弹性变形以及裙部润滑摩擦状况等因素,分析了工作状态下热、弹性变形对活塞二阶运动轨迹、最小油膜厚度以及摩擦力的影响.结果表明相对于冷态,工作状态下活塞二阶运动幅度和摩擦力有所减少,而最小油膜厚度则有所增加...     

内燃机系统动力学与油膜动力润滑的耦合分析

在进行内燃机活塞－连杆－曲轴系统的多体系统动力学分析中考虑了曲轴主轴承和连杆两端轴承的流体动力润滑作用，建立了内燃机系统动力学与流体动力润滑耦合作用下的动力学分析模型，通过机械系统动力学分析软件AMAMS和自行编写的计算流体动力润滑程序之间的连接调用，进行了系统动力学与流体动力润滑耦合作用下的动力学分析，分析结果表明：在内内燃机活塞－连杆－曲轴系统动力学分析中考虑油膜动力润滑作用后缸体的动态受力峰值降低，润滑油膜的动力耦合具有使缸体各部位受力趋于均匀化的作用，以不考虑油膜动力耦合作用的动力学分析作为设计依据的零部件设计具有过大的安全裕度，在内燃机零部件设计时考虑摩擦学与系统动力学的耦合是非常必要的。     

考虑润滑油剪切稀化效应的活塞裙部混合润滑性能

考虑润滑油剪切稀化效应的影响,建立了活塞裙部-缸套系统的混合润滑模型,以分析单级和多级润滑油对活塞动力学及活塞裙部润滑性能的影响,并通过实验验证了所建模型的正确性和润滑油的剪切稀化作用.结果表明:多级润滑油具有显著的剪切稀化作用;使用多级润滑油或低黏度的单极润滑油,都可以减小活塞裙部的摩擦损失,但会增大微凸峰接触力以及产生磨损的风险,尤其是在膨胀做功冲程阶段;剪切稀化效应对活塞2阶运动的影响不明显;活塞裙部摩擦损失的预测值与实测值具有较好的一致性.     

内燃机缸套-活塞系统流体润滑模型的研究进展

叙述了内燃机摩擦学研究中流体润滑模型的研究概况,讨论了目前内燃机流体润滑模型研究中较为突出的3个方面：缸套表面激光微造型润滑理论;活塞的二阶运动与缸套一活塞裙部间的流体润滑的耦合分析;活塞裙部型面的形状．最后探讨了这一领域需要进一步研究的问题．     

船用柴油机十字头滑块摩擦动力学影响因素分析

针对船用低速柴油机的十字头滑块-导板摩擦副,基于所建立的摩擦动力学模型和数值求解方法,分析滑块-导板配合间隙、润滑面积、滑块型线、曲轴偏置和十字头销偏置对十字头滑块摩擦动力学特性的影响.研究结果表明:增大滑块-导板的间隙可以有效减小摩擦损失,但同时也会显著增加滑块的最大敲击能,从而加剧发动机的振动和噪声.曲轴向主推力侧偏置可以降低滑块的摩擦损失和发火上止点后的侧向力,同时最大敲击能也有所降低.十字头销向主推力侧偏置则使滑块的摩擦损失增大,发火上止点后的侧向力也有所上升.     

4L系列活塞压缩机的仿真研究

使用动力学分析仿真软件ADAMS,同时结合UG NX5.0等软件建立4L-20/8空压机虚拟样机模型,通过对主要运动部件（曲轴——连杆、活塞系统）的仿真分析,曲轴上各个铰链处的最大受力.为整个活塞式压缩机型的改进提供依据.     

发动机缸孔变形实验及数据分析

发动机活塞与气缸的配缸间隙是极为重要的技术参数,如果间隙太大,会引起密封不良(漏气、窜油)、动力下降;太小则会使活塞裙部没有膨胀的余地,接触压力超过活塞和气缸之间的油膜所能承受的挤压强度(一般4.9~9.8 MPa),润滑油膜将被破坏,引起粘着磨损(拉缸)故障。从发动机研发阶段直至其生产制造过程中都需稳定控制气缸盖装配前后的缸孔变形量,这对发动机的整机性能的稳定发挥及提升工作具有极其重要的作用。     

柴油机曲轴系多体动力学仿真分析

基于虚拟样机技术,结合有限元法(FEM)和多体系统仿真(MSS)方法,对柴油机曲轴系进行多体动力学仿真分析。首先建立了包括曲轴柔性体以及活塞连杆组等刚性体在内的三维实体曲轴系多体动力学模型,通过进行曲轴系统在发动机真实工况下的柔性多体动力学仿真计算,得到柴油机主轴承载荷和活塞侧推力等数据。研究结果表明,柔性多体动力学仿真分析结果与实际情况基本相符,可以很好的描述曲轴系动力学特性,从而为内燃机整机振动、噪声分析提供可靠的边界条件。     

曲轴偏置机构原理在钢板滚切剪机设计中的应用

以空间七连杆滚切剪机运动轨迹方程为基础,采用某公司2 800 mm的曲轴偏置新型结构的单轴双偏心定尺滚切剪为研究对象.对曲轴偏置前后及不同偏置量的钢板剪切力、连杆力、保持剪刃间隙恒定的后滑道推力进行了分析对比.发现采用曲轴偏置后,在前曲柄提刀时刻机构仍然能够保持足够大的后滑道推力,机构在采用60 mm～100 mm的偏移量时后滑道压力同侧向力最接近平衡.理论分析结果及现场钢板剪切质量表明曲轴偏置机构在保持剪架在剪切过程中平稳,保证剪刃间隙恒定发挥了重要作用.     

同结构活塞在FPE与CE两种工作模式下应力变形差异

为研究自由活塞发动机工作时活塞结构应力变形特点,采用有限元分析方法对比分析相同结构活塞在自由活塞发动机（free piston energy,FPE）与（crank engine,CE）两种工作模式下应力水平与变形状况差异性.结果表明,FPE活塞整体应力水平低于CE活塞,差异主要由机械载荷引起.上止点附近FPE缸内峰值压力较小,引起的活塞销座压应力被其较大的惯性力作用消减,导致该应力集中处应力值较低,约为CE活塞的72%.在热机载荷共同作用下两者活塞顶部变形相似,差异集中体现在裙部,FPE活塞所受缸压较小、加速度较大以及无侧向力的特点导致其裙部变形明显小于CE活塞,最大径向变形约为CE活塞的56%,更易满足各方面性能要求.      

活塞裙部摩擦润滑及二阶运动的数值分析研究

提出了活塞裙部摩擦润滑的数学模型,该模型考虑了裙部表面粗糙度、裙部线型对活塞润滑和摩擦的影响,所编制计算程序用于计算整个活塞横向运动轨迹,并揭示出活塞在正常工作情况下其裙部油膜力和摩擦力与曲柄转角的函数关系,给出了有关基本公式和初步结果．     

钢顶球铁裙组合活塞的三维接触分析

以16V280ZJA型柴油机钢顶球铁裙组合活塞为对象,建立了活塞钢顶－球铁裙－连续螺钉－活塞销四体接触计算模型,采用该模型对组合活塞在预紧工况、最大惯性力工况、最大气体爆发压力工况下进行了三维有限元分析,根据Von-Mises屈服条件对活塞疲劳强度进行分析,计算结果与该活塞在预紧工况与最大压缩工况下的应力应变实验结果进行了对比,以确定活塞受力薄弱环节,从而改进组合活塞的结构设计。     

基于ANSYS发动机活塞有限元的分析与优化

对活塞在机械负荷作用下的应力和变形进行了研究。首先,利用三维制图软件UG建立了内燃机活塞的几何模型,在三维有限元分析软件中转换有限元模型。然后探讨了活塞机械载荷的确定方法。完成了活塞在机械载荷作用下的应力与变形分析,并考虑了活塞裙部侧推力的影响。结果表明：活塞的应力主要受机械载荷的影响,同时活塞变形呈轴对称分布,变形后裙部外形轮廓形状发生较大变化。因此,本文的研究结果将为活塞改进设计提供参考。     

基于无线传输的内燃机活塞组-缸套摩擦力测量方法

探讨了平均指示有效压力法测量活塞组-缸套摩擦力的原理,给出了活塞组及连杆的惯性力计算方法,利用无线传输方法实现了连杆应力信号的可靠传输,并通过倒拖试验得到了不同转速条件下柴油机活塞组-缸套系统的摩擦力.     

柴油机钛合金活塞裙部失效分析研究

针对某适度隔热柴油机在标定工况下,TC4钛合金活塞裙部两侧发生磨损失效的问题,采用金相组织分析、电镜扫描等方法对活塞裙部磨损区域进行微观分析,再结合有限元分析软件ABAQUS对活塞裙部进行变形量的宏观分析,共同探究柴油机活塞裙部的磨损失效机理. 分析结果表明,活塞裙部变形量最大区域与磨损区域相吻合,失效的主要原因是活塞裙部刚度不足,在高温高压作用下产生变形与缸套发生黏着磨损. 通过改进活塞主要结构参数,使得裙部变形小于二次修正值,从而避免活塞裙部四点磨损失效问题.      

Mixed Lubrication Analysis and Experiment Validation of Internal Combustion Piston Skirt

A mixed lubrication model was established for piston skirt lubrication. The mathematical model developed in this paper incorporates governing equations of motion with average Reynolds equation. This model considers the surface roughness and profile, The corresponding computer program can be used to calculate oscillatory motion of piston during the entire trajectory, which has the excellent convergence.In addition, a set of equipment, which adopt the laser induced fluorescent method, was developed to measure the oil film thickness between the piston and the bore.     

内燃机缸套-活塞系统摩擦学与动力学行为耦合分析

建立了内燃机缸套—活塞系统油膜润滑与动力学行为的耦合分析模型，并用数值方法对单缸四冲程内燃机进行了仿真分析。在分析中同时考虑了活塞二阶运动和缸体振动对缸套—活塞间油膜润滑的影响。缸体结构振动响应用有限元法来计算，缸套和活塞间的流体润滑计算通过有限差分法求解平均雷诺方程进行，其中考虑了微凸体接触的作用。在考虑缸套—活塞油膜润滑与缸体结构振动、活塞二阶运动耦合作用的情况下，计算出了缸套—活塞间润滑油膜的最小油膜厚度、摩擦力、摩擦功耗等，同时也分析了活塞二阶运动的变化。通过与不考虑缸体振动时的相应结果对比表明：考虑缸体的结构振动后，缸套—活塞间的摩擦力和摩擦功耗减小，油膜厚度、活塞的二阶运动位移及速度增大。     

内燃机曲轴轴系弯扭耦合非线性振动响应

建立了内燃机曲轴轴系弯扭耦合运动微分方程,模型中考虑了轴系变惯量、质量偏心和非线性干摩擦阻尼力等因素.采用数值积分法研究了质量偏心和转速对系统非线性动力学响应的影响;将系统微分方程组转化为非线性代数方程组,运用谐波平衡法获得了系统幅频特性.结果表明,谐波平衡法与数值积分法得到的结果吻合较好;气缸与活塞间阻尼会对系统响应振幅产生明显抑制作用;减小曲轴轴系偏心量可以有效地提高曲轴系统运动稳定性.