内燃机活塞二阶运动特性分析研究

作     者：解现龙 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张保成;张儒华

授予年度：2013年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：内燃机 活塞二阶运动 弹性变形 热变形 有限元 

摘      要：活塞二阶运动是往复式内燃机工作过程中存在的一种微小运动，具体是指活塞横向运动和活塞绕活塞销的摆动。在早期的内燃机研究中并未得到关注，随着振动与噪声控制等要求的提高，而逐渐获得重视。已有研究表明，活塞二阶运动对活塞敲击及噪声、活塞裙部摩擦损耗、气缸套的划伤和穴蚀都有一定的影响。随着振动与噪声控制要求的进一步提高，对活塞二阶运动特性进行系统地研究势在必行。 本文以活塞动力学分析和活塞裙部及环部的动力润滑理论为依据，利用AVL Glide软件，建立综合考虑活塞弹性变形及热变形、气缸套热变形等因素的活塞二阶运动分析模型，对活塞二阶运动特性进行了系统分析。具体工作内容如下： （1）对活塞动力学建模及求解过程进行了分析。在建模过程中，综合考虑了活塞弹性变形及热变形、气缸套热变形、活塞裙部及活塞环部的润滑和摩擦等因素。 （2）以某型柴油机为研究对象，在考虑活塞力载荷边界条件和活塞、气缸套的热负荷边界条件下，探讨了进行相关部件变形分析的有关理论，并随后进行了具体的变形分析。 （3）基于上述动力学模型，利用AVL Glide软件对活塞二阶运动特性进行了研究。重点考察了冷态配缸间隙、曲轴偏置、活塞销偏置、活塞裙部冷态纵向型线以及发动机安装角度等设计参数对活塞二阶运动特性的影响，并开展了活塞的弹性变形、活塞及气缸套的热变形、曲轴转速等其他参数对活塞二阶运动特性的影响分析，为内燃机的设计工作提供了参考依据。