缸套活塞環(huán)摩擦副是內(nèi)燃機(jī)中最為關(guān)鍵的一對摩擦副,其決定著內(nèi)燃機(jī)的工作效率和使用壽命。為改善缸套活塞環(huán)摩擦副,人們將表面織構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于活塞環(huán)表面,通過在活塞環(huán)表面加工出一系列規(guī)則排列的微小凹坑,來實(shí)現(xiàn)減小缸套活塞環(huán)摩擦副的摩擦力和磨損量,提高內(nèi)燃機(jī)的工作效率和使用壽命。 本文主要從理論方面進(jìn)行研究,忽略了活塞環(huán)的周向受力不均勻性、表面粗糙度及活塞環(huán)的變形等因素,建立了考慮動壓效應(yīng)和擠壓效應(yīng)的一列微單元織構(gòu)的流體潤滑模型。利用有限差分法對模型進(jìn)行離散,采用多重網(wǎng)格技術(shù)求解離散后的數(shù)學(xué)模型,得出表面織構(gòu)各參數(shù)對缸套活塞環(huán)油膜潤滑的影響規(guī)律。以活塞環(huán)和缸套間的最小油膜厚度和無量綱摩擦力作為衡量表面織構(gòu)潤滑效果的標(biāo)準(zhǔn)。分析表面織構(gòu)參數(shù),如凹陷形狀、面積比、深度等對潤滑的影響。結(jié)果表明：不同的織構(gòu)凹陷形狀對潤滑的影響較小；在凹陷面積比方面,凹陷面積比在5%-40%時,隨著凹陷面積比的增大,其最小油膜厚度增大,同時對應(yīng)的無量綱摩擦力減��；凹陷面積比在40%-60%時,其最小油膜厚度和無量綱摩擦力變化較��；而凹陷深度方面,發(fā)現(xiàn)對于不同面積比的凹坑最優(yōu)的凹陷深度相差不大,深度為5μm左右,此時能形成良好...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
中文摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 缸套-活塞環(huán)摩擦副的研究進(jìn)展
        1.2.1 缸套-活塞環(huán)摩擦副的理論研究
        1.2.2 摩擦副材料的研究
        1.2.3 活塞環(huán)表面處理研究
        1.2.4 潤滑劑的研制
    1.3 表面織構(gòu)技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 表面織構(gòu)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.2 表面織構(gòu)技術(shù)的理論研究
    1.4 表面織構(gòu)加工技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.5 本課題研究的價值和意義
    1.6 本課題的主要工作
2 數(shù)學(xué)模型的建立
    2.1 缸套-活塞環(huán)的幾何模型
    2.2 活塞環(huán)表面織構(gòu)模型的建立
    2.3 活塞連桿組系統(tǒng)運(yùn)動模型
    2.4 活塞環(huán)受力分析及載荷平衡方程
    2.5 Reynolds方程及基本假設(shè)
    2.6 Reynolds方程的邊界條件
    2.7 潤滑油粘度和密度方程
    2.8 油膜承載量和摩擦力的計算
    2.9 本章小節(jié)
3 缸套-活塞環(huán)的潤滑理論模型數(shù)值求解
    3.1 數(shù)值計算方法
    3.2 數(shù)學(xué)模型的無量綱化
        3.2.1 雷諾方程的無量綱化
        3.2.2 膜厚、粘度和密度方程的無量綱化
    3.3 多重網(wǎng)格法求解理論模型
        3.3.1 循環(huán)選擇
        3.3.2 基本方程的離散
        3.3.3 獨(dú)立方程的缺陷方程
        3.3.4 壓力的松弛
        3.3.5 膜厚hoo的調(diào)整
        3.3.6 W循環(huán)的控制
    3.4 計算方案
    3.5 本章小結(jié)
4 計算結(jié)果分析
    4.1 壓力分布形式
    4.2 擠壓項(xiàng)對潤滑計算的影響
    4.3 不同表面織構(gòu)凹陷形狀的影響
    4.4 凹坑凹陷面積比Sp的影響
    4.5 凹坑凹陷深度h_m的影響
    4.6 曲柄轉(zhuǎn)速的影響
    4.7 本章小結(jié)
5 實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)方案
    5.2 摩擦試驗(yàn)機(jī)
        5.2.1 SRV摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)簡介
        5.2.2 試驗(yàn)工件簡介
    5.3 試樣表面織構(gòu)的加工
        5.3.1 試件表面織構(gòu)形貌的設(shè)計
        5.3.2 光刻-濕法腐蝕工藝加工試樣表面織構(gòu)
        5.3.3 光刻表面織構(gòu)紋理形貌
    5.4 試驗(yàn)結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3814773