發(fā)布時(shí)間：2018-03-02 17:01

  本文選題：活塞裙部　切入點(diǎn)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　出處：《山東理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：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(guò)程中起導(dǎo)向作用,其結(jié)構(gòu)對(duì)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(duì)裙部剛度情況的影響,又以活塞動(dòng)力學(xué)及流體潤(rùn)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(chǎng)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(duì)活塞動(dòng)力學(xué)結(jié)果的影響。此外借助一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)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(duì)制定的不同改進(jìn)方案進(jìn)行評(píng)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(guò)了實(shí)驗(yàn)。具體研究?jī)?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(duì)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(duì)裙部剛度情況的影響。研究發(fā)現(xiàn)減重腔的布置不會(huì)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(duì)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(rùn)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(duì)活塞動(dòng)力學(xué)的影響,不同裙部剛度情況分別包括:裙部剛度的大小、裙部剛度的不同分布、裙部剛度的不對(duì)稱(chēng)。研究發(fā)現(xiàn)裙部剛度情況對(duì)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(huì)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(duì)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(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)會(huì)使活塞的最大擺角變大,另外活塞的最大敲擊能量會(huì)有所增加,本文中的最大敲擊能量增大了13.7%。(4)本文針對(duì)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(wèn)題,使用AVL GLIDE軟件建立了活塞組件動(dòng)力學(xué)分析模型,對(duì)活塞二階運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究,并針對(duì)不同活塞銷(xiāo)孔偏心、裙部及頭部型線(xiàn)優(yōu)化方案進(jìn)行對(duì)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(wèn)題。研究表明,在設(shè)定活塞銷(xiāo)孔偏心的時(shí)候,不僅要考慮活塞銷(xiāo)孔偏心對(duì)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(duì)活塞換向過(guò)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)作幅度增大時(shí),應(yīng)適當(dāng)加大火力岸的直徑縮減量,這樣對(duì)預(yù)防火力岸和缸套發(fā)生接觸有利。合理優(yōu)化活塞的運(yùn)動(dòng)情況,不但可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性,而且對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性以及動(dòng)力性的提升都有明顯的改善。
[Abstract]:The piston is an important component of internal combustion engine, the design and manufacture of restricting the further development of internal combustion engine. The piston skirt mainly plays a guiding role in the engine operation process, has obvious effect of two order movement of the structure of piston. Methods firstly use the experiment simulation combined on the piston skirt structure parameters change stiffness of the skirt, and the piston dynamics and fluid lubrication theory, with the aid of AVL Glide dynamic analysis software, combined with the finite element analysis of piston temperature field experiment, and the piston stiffness experiment the boundary conditions established piston dynamics model, and study the stiffness of different piston skirt effect on the piston dynamics results. Due to the original piston and cylinder bore strain firepower bank failure case by use of an engine upgrade, using Glide dynamic analysis software A kinetic model to evaluate the formulation of different improvement schemes and find the best solution, successfully solve the piston and cylinder strain failure, and eventually make the piston structure optimized smoothly through the experiment. The specific research contents and results are as follows: (1) research methods by combining the experimental simulation, established the piston body stiffness the stiffness matrix, the boundary conditions for dynamic analysis. And explore the effect of weight reduction cavity arrangement on the piston skirt and piston ring bank radial stiffness, and the influence of skirt structure parameter adjustment of stiffness of the skirt. The research found that the layout will not significantly reduce the weight cavity piston radial stiffness, impact the parameters of different structure of piston skirt skirt stiffness is different. (2) the establishment of the piston dynamics calculation model considering the thermal state of the piston deformation, elastic deformation, thermal deformation of the cylinder, cold. With the deformation and elastic deformation of the piston and cylinder liner contact surface roughness height, radius and density, influence factors, and the boundary lubrication model is introduced into the calculation, so that the dynamic calculation model and practical engineering to be closer. (3) studied the effect of different stiffness of piston skirt dynamics, stiffness different skirt respectively include: skirt stiffness distribution of different size, skirt stiffness, asymmetric stiffness of the skirt. The study found that directly influence movement of stiffness of skirt of the piston, the piston skirt stiffness reduction will cause the radial displacement of piston and the maximum swing angle increases. But the piston skirt stiffness in different height direction change on the dynamic performance of the piston effect is different, its effect should be analyzed according to the design of specific models. Decreasing the piston side thrust caused by the rigidity of the times The main piston, asymmetric design thrust side will make the piston maximum pendulum angle becomes larger, the maximum striking energy will increase in the piston, the maximum striking energy increases by 13.7%. (4) of the diesel engine test after the problem of piston and cylinder bore strain firepower bank failure, the use of AVL GLIDE software analysis model is established to study the dynamics of piston, piston two order movement, and according to the different piston pin hole eccentric, skirt and head line optimization schemes are compared, and the optimal scheme has been improved, and successfully solve the failure problem of piston and cylinder strain. The results show that when setting the eccentric piston pin hole. We should consider not only the piston pin hole of the eccentric piston knock noise, friction losses and other properties, and to study its effect on the contact between the piston and cylinder in the commutation process. When the piston thermal load Increase or two order movement range increases, should be appropriate to increase the firepower of the shore diameter reduction, so favorable for the prevention of fire bank and the cylinder sleeve contact. Reasonable movement of the piston, not only can improve the reliability of the engine, and the engine of economy and power of the upgrade can be improved.

【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK423

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本文編號(hào)：1557387