本文關(guān)鍵詞：計(jì)入缸套振動和活塞竄動的活塞系統(tǒng)動力學(xué)與摩擦學(xué)性能研究

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【摘要】：隨著資源的消耗和對節(jié)能減排要求的日益提高,發(fā)動機(jī)作為應(yīng)用最廣泛的動力機(jī)械,正朝著高效率、高速化和動力性強(qiáng)等方向發(fā)展。然而,發(fā)動機(jī)工作過程中頻頻出現(xiàn)的潤滑失效、過度磨損和疲勞損壞等問題卻成為了制約發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要因素�；钊� 缸套系統(tǒng)是發(fā)動機(jī)的核心組成部分,其性能的好壞直接影響著發(fā)動機(jī)的工作穩(wěn)定性、安全性與經(jīng)濟(jì)性。為了進(jìn)一步改善發(fā)動機(jī)的性能,提高其工作的可靠性,并且實(shí)現(xiàn)高效率的動力傳遞,活塞 缸套系統(tǒng)必須具備良好的動力學(xué)與摩擦學(xué)特性。為此,本論文立足于教育部留學(xué)回國人員啟動基金(教外司留[2011]1568號)和重慶市教委項(xiàng)目(KJ08A11),綜合考慮到缸套振動和活塞竄動等的影響,開展了發(fā)動機(jī)活塞 缸套系統(tǒng)的動力學(xué)與摩擦學(xué)耦合性能研究。主要研究內(nèi)容如下:論文首先建立了活塞二階運(yùn)動模型、缸套振動模型以及活塞裙流體潤滑模型,模型中充分考慮了粗糙度、彈性變形、接觸等因素的影響。在此基礎(chǔ)上,采用Broyden算法,利用Fortran開發(fā)數(shù)值計(jì)算程序?qū)Ω鲾?shù)學(xué)模型進(jìn)行了耦合求解,得到了缸套振動響應(yīng)、活塞偏擺運(yùn)動、活塞裙膜厚變化及活塞裙摩擦功耗等特性。結(jié)果表明,計(jì)入缸套振動后,活塞橫向運(yùn)動速度、油膜厚度均出現(xiàn)波動,活塞裙摩擦功耗增加。接著,在前面所開展工作的基礎(chǔ)上,充分研究了發(fā)動機(jī)工況及缸套振動參數(shù)(剛度k、阻尼c、質(zhì)量m)對活塞二階運(yùn)動、缸套振動以及活塞裙?jié)櫥阅艿挠绊懸?guī)律。研究結(jié)果表明,在各轉(zhuǎn)速下,缸套振動、活塞二階運(yùn)動及活塞裙油膜厚度在做功沖程波動最為厲害,隨著剛度k、阻尼c和質(zhì)量m的增加,波動性減弱。最后,本論文還考慮了活塞的軸向竄動,建立了活塞的三維分析模型。同時(shí),改進(jìn)了缸套的動力學(xué)模型,建立了缸套的二自由度振動模型,并修正了油膜厚度公式�；谒⒌哪Ｐ�,對活塞的竄動特性進(jìn)行了求解,并研究了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n、活塞銷偏心距pc、潤滑油粘度?以及連桿比?對活塞竄動、缸套振動和活塞裙?jié)櫥阅艿挠绊�。結(jié)果表明,活塞竄動量可以達(dá)到微米級,與膜厚量級相當(dāng);活塞竄動會導(dǎo)致油膜壓力沿?方向(承載角方向)呈不對稱分布;活塞竄動會導(dǎo)致平均油膜厚度減小,增大活塞與缸套的接觸概率,增大活塞裙部的摩擦功耗。
【關(guān)鍵詞】：活塞 缸套 缸套振動 活塞竄動 動力學(xué) 摩擦學(xué)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK401
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 主要符號對照表9-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 課題的研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 研究內(nèi)容17-18
• 2 活塞 缸套系統(tǒng)分析模型18-40
• 2.1 活塞 缸套動力學(xué)模型18-21
• 2.1.1 活塞動力學(xué)模型18-20
• 2.1.2 活塞 缸套耦合動力學(xué)模型20-21
• 2.2 考慮缸套振動的活塞裙流體動壓混合潤滑模型21-25
• 2.2.1 活塞裙平均流量模型21-22
• 2.2.2 活塞裙 缸套接觸模型22-23
• 2.2.3 活塞裙 缸套綜合彈性變形23-24
• 2.2.4 流量因子、接觸因子與剪切應(yīng)力因子24-25
• 2.3 活塞 缸套流固耦合數(shù)值計(jì)算過程25-29
• 2.3.1 無量綱平均Reynolds方程25-26
• 2.3.2 缸套振動及活塞二階運(yùn)動數(shù)值求解26-28
• 2.3.3 程序算例驗(yàn)證28-29
• 2.4 發(fā)動機(jī)燃?xì)鈮毫y試實(shí)驗(yàn)29-30
• 2.5 結(jié)果與分析30-37
• 2.5.1 缸套瞬態(tài)響應(yīng)31-33
• 2.5.2 缸套振動對活塞二階運(yùn)動的影響33-35
• 2.5.3 缸套振動對裙部潤滑特性的影響35-37
• 2.6 本章小結(jié)37-40
• 3 發(fā)動機(jī)缸套振動求解及其對活塞裙?jié)櫥阅苡绊懷芯?/span>40-68
• 3.1 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n對活塞裙動力學(xué)及潤滑性能的影響40-48
• 3.1.1 不同轉(zhuǎn)速情況下缸套振動對活塞二階運(yùn)動的影響41-44
• 3.1.2 不同轉(zhuǎn)速對缸套振動的影響44-45
• 3.1.3 不同轉(zhuǎn)速下缸套振動對活塞裙?jié)櫥挠绊?/span>45-48
• 3.2 缸套剛度系數(shù)k對活塞裙動力學(xué)及潤滑性能的影響48-54
• 3.2.1 剛度系數(shù)對活塞二階運(yùn)動的影響48-50
• 3.2.2 剛度系數(shù)對缸套振動的影響50-52
• 3.2.3 剛度系數(shù)對活塞裙?jié)櫥匦缘挠绊?/span>52-54
• 3.3 缸套振動阻尼系數(shù)c對活塞裙動力學(xué)及潤滑性能的影響54-61
• 3.3.1 阻尼系數(shù)對活塞二階運(yùn)動的影響54-56
• 3.3.2 阻尼系數(shù)對缸套振動的影響56-59
• 3.3.3 阻尼系數(shù)對活塞裙?jié)櫥匦缘挠绊?/span>59-61
• 3.4 缸套質(zhì)量m對活塞裙動力學(xué)及潤滑性能的影響61-67
• 3.4.1 不同缸套質(zhì)量下的缸套振動響應(yīng)61-64
• 3.4.2 缸套質(zhì)量對活塞二階運(yùn)動的影響64-66
• 3.4.3 缸套質(zhì)量對活塞裙摩擦功耗的影響66-67
• 3.5 本章小結(jié)67-68
• 4 發(fā)動機(jī)活塞竄動及缸套振動耦合分析模型68-80
• 4.1 數(shù)學(xué)模型68-71
• 4.1.1 活塞竄動動力學(xué)模型68-70
• 4.1.2 缸套振動動力學(xué)模型70-71
• 4.1.3 活塞裙?jié)櫥Ｐ?/span>71
• 4.2 數(shù)學(xué)模型的求解71-72
• 4.3 結(jié)果對比分析72-77
• 4.3.1 竄動仿真結(jié)果分析73-75
• 4.3.2 缸套次振動仿真結(jié)果分析75-76
• 4.3.3 竄動對活塞裙?jié)櫥阅艿挠绊?/span>76-77
• 4.4 本章小結(jié)77-80
• 5 發(fā)動機(jī)活塞竄動求解及其對活塞裙?jié)櫥阅苡绊懛治?/span>80-100
• 5.1 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n的影響80-86
• 5.1.1 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速對活塞竄動的影響80-81
• 5.1.2 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速對缸套次振動的影響81-82
• 5.1.3 不同轉(zhuǎn)速下活塞竄動對活塞二階運(yùn)動的影響82-84
• 5.1.4 考慮竄動情況下發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速對活塞裙?jié)櫥阅艿挠绊?/span>84-86
• 5.2 活塞銷偏心距cp的影響86-91
• 5.2.1 活塞銷偏心距對活塞竄動及缸套次振動的影響86-88
• 5.2.2 考慮竄動情況下活塞銷偏心距對活塞二階運(yùn)動的影響88-89
• 5.2.3 考慮竄動情況下活塞銷偏心距對裙部潤滑性能的影響89-91
• 5.3 潤滑油粘度m的影響91-94
• 5.3.1 粘度對活塞 缸套動力學(xué)行為的影響91-93
• 5.3.2 粘度對活塞裙摩擦功耗的影響93-94
• 5.4 連桿比J 的影響94-98
• 5.4.1 連桿比對活塞 缸套動力學(xué)行為的影響94-97
• 5.4.2 連桿比對裙部油膜厚度的影響97-98
• 5.5 本章小結(jié)98-100
• 6 結(jié)論與展望100-102
• 6.1 本文工作總結(jié)100-101
• 6.2 展望101-102
• 致謝102-104
• 參考文獻(xiàn)104-110
• 附錄110
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的項(xiàng)目110
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄110

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7 鐘振遠(yuǎn);馬華e，

本文編號：664648