金霞[1]2008年在《润滑油中磨粒对活塞环—缸套磨损影响的研究》文中研究指明本论文以活塞环—缸套摩擦副为研究对象,选择云内动力公司典型型号内燃机为具体工程对象,研究了润滑油中含有的磨粒对内燃机活塞环—缸套磨损的影响。论文具有理论价值和实用价值。论文分析了活塞环—缸套摩擦副中磨粒的形成原因。采用铁谱分析技术观察和分析了磨粒的几何形态。论文论述了相关磨粒磨损的理论基础和磨料磨损机理及模型,分析了不同特点的磨粒对内燃机活塞环—缸套摩擦副磨损性能的影响。利用ANSYS10.0/LS—DYNA有限元软件分析颗粒压入金属材料表面的并在材料表面上滑动的过程。通过计算机仿真研究被磨损材料表层所发生的几何、应力、应变非线性变化过程。论文研究和自制了独具特色的往复式活塞环-缸套摩擦磨损试验机,试验机采用内燃机实际使用的活塞环-缸套为摩擦副试件且能模拟实际运动形式,并可方便地进行磨粒影响活塞环-缸套磨损实验。利用自行研制的试验机,开展了润滑油中磨粒影响活塞环—缸套磨损的试验研究,进行了试验结果分析,得到了在不同载荷、温度、速度等工况条件下,磨粒的大小、浓度、类型等特性对活塞环-缸套磨损特性的影响。总结了试验数据并得出相关结论。论文的理论研究及实验结果进一步丰富和完善了内燃机活塞环-缸套摩擦副摩擦学理论,为解决内燃机关键摩擦副的摩擦学问题的提供了理论基础和科学依据。为内燃机开发设计、制造及使用、维修提供了一定的参考价值,本课题试验方案及实验装置丰富了活塞环-缸套摩擦学研究手段。
杨晓京[2]2008年在《固体颗粒杂质影响活塞环—缸套润滑、磨损的理论及试验装备研究》文中研究指明活塞环-缸套是内燃机中最重要、最关键的运动副,对内燃机的动力性、经济性和可靠性有决定性的影响。本学位论文结合国家自然科学基金资助项目“磨料磨损过程数字仿真及其磨损机理研究”,结合云南省机械工业发展的强烈需求,旨在进一步提升云南省优势机械产品之一内燃机的产品质量,促进技术进步,增强市场竞争力。论文以活塞环-缸套摩擦副为研究对象,选择云内动力公司代表性产品4100型内燃机为具体工程对象,全面系统地研究了润滑油中固体颗粒杂质影响内燃机活塞环-缸套润滑、磨损的理论及其试验装备。论文的主要工作如下:第一章,介绍了课题研究背景与意义,分别阐述了固体颗粒杂质对润滑、磨损影响的研究现状,活塞环-缸套摩擦学研究现状,固体颗粒杂质对活塞环-缸套润滑、磨损影响的研究现状,固体颗粒杂质检测系统的研究现状,活塞环-缸套摩擦副试验装备的研究现状。在此基础上,提出了论文的主要研究内容。第二章,分析了润滑油中固体颗粒杂质形成原因,研究了固体颗粒杂质几何形态特征参数描述,得到了与固体颗粒实际形态比较符合且便于使用的几何形态描述参数,以润滑油中常见的固体颗粒杂质石英砂、氧化铝、氧化铁为分析对象,进行了几何形状参数测定实验。采用铁谱分析技术观察和分析了云内动力4100型内燃机润滑油中的颗粒杂质。研究了润滑油颗粒杂质的数量特征描述、检测方法以及浓度平衡理论,分析了固体颗粒杂质数量变化规律建模方法,重点研究了支持向量机建模理论,对使用中的云内4100型内燃机进行抽样,获得固体颗粒杂质浓度实验数据,并应用支持向量机理论实现了固体颗粒杂质数量变化规律的建模。第叁章,研究了固体颗粒对表面的作用数学模型,提出了一种针对固体颗粒的颗粒-表面接触数学模型,该模型考虑了弹性、弹塑性和塑性叁种变形状态和在叁种变形状态转化临界点的变形连续性和光滑性。根据润滑油中颗粒含量关系,建立了多个固体颗粒条件下的作用模型,实现了多个颗粒宏观作用的量化表达,为实际应用奠定了基础。最后,对固体颗粒与摩擦副表面作用进行了数值模拟研究:进行了固体颗粒微观接触过程的有限元分析,进行了固体颗粒冲击摩擦副表面过程的有限元分析,初步研究了基于分子动力学的微颗粒微观切削作用过程的数值模拟,进行了固体颗粒微观接触过程热效应有限元分析,从不同视角反映固体颗粒与摩擦副表面作用的变化过程和变化状态,探索了新的方法和手段。第四章,从固体颗粒的存在而使润滑油变成了固-液两相流的角度出发,通过实验,研究了云内CD级40号专用柴油机润滑油,在含有叁种类型的固体颗粒杂质时而引起润滑油粘度、闪点和燃点变化的两相流效应。重点讨论了活塞环-缸套润滑理论,在此基础上,建立了考虑颗粒杂质影响的活塞环-缸套润滑数学模型,分析了非线性二阶偏微分润滑模型的求解方法,为解决由于考虑了颗粒影响造成求解收敛更困难的难题,提出了解析解形式的活塞环-缸套润滑简化实用模型。针对云内动力4100型内燃机在进气、压缩、做功和排气整个实际工作行程中活塞环-缸套的润滑特性受颗粒杂质影响的情况进行了定量理论计算与分析。第五章,分析了微切削作用机制和表面塑性变形机制的固体颗粒杂质机械效应。研究了综合两种机制的磨损模型,在此基础上,建立了固体颗粒对活塞环-缸套磨损的数学模型,并应用所建立的模型对云内动力4100型内燃机活塞环-缸套摩擦副进行了磨损量的理论计算分析,得到了内燃机在给定运行时间及颗粒条件下,活塞环、缸套的磨损量以及缸套不同位置的磨损量变化。第六章,分析了固体颗粒杂质热效应及其可能引发粘着磨损的机理,研究了固体颗粒与接触表面的瞬时温度数学模型和固体颗粒热效应作用下产生粘着磨损的数学模型。在此基础上,分别建立了固体颗粒与缸套表面、固体颗粒与活塞环表面的瞬时温度数学模型以及热效应作用下活塞环-缸套发生粘着磨损的数学模型,并应用所建立的模型对云内动力4100型内燃机活塞环-缸套摩擦副进行了由于固体颗粒热效应而产生的局部温升的理论计算和粘着磨损理论计算,得到了内燃机在给定运行时间及颗粒条件下,缸套表面不同位置处和不同位置处的颗粒因热效应在压缩行程和膨胀作功行程中而产生的瞬时温度变化量,得到了缸套表面不同位置处因固体颗粒热效应而产生的粘着磨损量。第七章,成功地应用旋转体视显微检测理论对润滑油中固体颗粒的叁维外型进行检测,研究了润滑油中固体颗粒杂质叁维外型微检测系统,验证了该系统对润滑油中固体颗粒的叁维外型检测的可行性。研制了往复式活塞环-缸套试验机,该试验机采用模块化、积木式设计思想,配置可拆换的两部分装置:一是以内燃机实际使用的活塞环-缸套为摩擦副试件且能模拟实际运动形式的实验装置,二是可方便进行固体颗粒杂质影响活塞环-缸套润滑、磨损实验的装置。并基于国产低成本力控工控组态软件,开发了试验机数据采集与监测系统,在线测量与监控实验数据,实现对实验过程中数据变化的完全记录,弥补了同类试验装置不能自动监测实验数据的缺陷。第八章,模拟4100型内燃机活塞环-缸套的实际运动形式,进行了润滑油含固体颗粒和不含固体颗粒时活塞环-缸套的摩擦磨损比较实验,研究了活塞环-缸套的摩擦力、磨损量、摩擦功耗等摩擦学特性以及与载荷、速度、时间等因素的关系,揭示了它们之间的相互关系规律和影响程度大小,总体分析了固体颗粒杂质的影响。然后根据固体颗粒影响活塞环-缸套润滑的理论研究,分别对试验机活塞环-缸套摩擦副试件在不同实验条件下应用理论模型计算润滑性能和活塞环、缸套试件的磨损量,与相应的实验数据进行对比分析,验证了理论的有效性和可信性。第九章,对论文的主要研究工作和创新点作了总结,并对未来的研究工作进行了展望。
张成[3]2008年在《润滑油固体颗粒污染物对活塞环—缸套润滑性能影响的研究》文中进行了进一步梳理本文以内燃机活塞-缸套系统为研究对象,研究润滑油固体颗粒污染物对活塞环-缸套润滑性能的影响。活塞环-缸套是内燃机的关键零部件,又是容易磨损件,它的质量好坏直接决定着内燃机质量的优劣,内燃机活塞环-缸套间的摩擦功率损失是整个内燃机功率损失的最重要部分,降低摩擦功耗,对提高内燃机效率有重要意义。因此深入研究内燃机活塞环.缸套的润滑问题,更加准确地进行预测和设计,对于提高内燃机整机工作的可靠性和延长使用寿命都具有十分重大的意义。在内燃机的使用中,由于忽视各种污染物对润滑油的危害,导致润滑油品质和润滑性能降低,危害极大。润滑油污染物中固体颗粒杂质是引发内燃机活塞环-缸套摩擦副的润滑性能变化的主要因素,固体颗粒杂质的大小、形状是与润滑有着重要关系的参数,同时也反映着润滑油的污染程度。实际上,润滑油中固体颗粒杂质的浓度反映了润滑油的受污染的程度,也反映了内燃机摩擦副所处的工作状态,而且对分析内燃机摩擦副的运行状况提供重要的信息。论文研究了润滑油中固体颗粒污染物对内燃机活塞环-缸套润滑性能的影响。首先,分析了活塞环.缸套摩擦副润滑油中的固体颗粒杂质形成的主要原因,讨论了固体颗粒杂质几何形态特征参数描述,提出了与固体颗粒实际形态比较符合的几何形态描述参数,应用显微图像分析软件进行了几何形状参数测定实验。采用铁谱分析技术观察和分析了固体颗粒的几何形态。然后进行了润滑理论及内燃机活塞环.缸套润滑的理论分析,为了对活塞环-缸套的润滑性能进行针对性强的实验研究,研制了往复式活塞环.缸套试验机,进行了润滑油中固体颗粒污染物对内燃机活塞环.缸套润滑性能的影响的试验研究,通过在润滑油中加入不同的固体颗粒磨料并改变载荷、温度进行试验。最后通过对试验数据进行分析,研究活塞环-缸套的润滑过程性能以及影响润滑过程的一些因素,特别是润滑油固体颗粒污染物对内燃机活塞环-缸套润滑性能的影响。通过研究,进一步丰富和完善了内燃机活塞环-缸套摩擦副摩擦学理论,获得了相关试验数据。为解决内燃机关键摩擦副的摩擦学问题的提供了理论基础和科学依据。
陈贵清[4]2005年在《内燃机活塞环—缸套摩擦磨损过程性能研究》文中研究说明活塞环-缸套的工作环境比较恶劣。由于高温高压作用和润滑状态不良,在活塞环顶所在的上止点难以维持润滑油膜的连续性。活塞环实际上是在边界润滑和半干摩擦状态下工作。因此,缸套和活塞环,尤其是在活塞速度为零的上止点区的摩擦磨损显得相当突出和复杂。 摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面间摩擦行为对于机械系统作用的理论和实践的科学。它的基本内容是研究工程表面的摩擦、磨损和润滑问题。摩擦现象普遍存在。据统计,目前世界能源消耗有以各种方式最终表现为摩擦损耗。因摩擦导致的磨损又是机械失效的主要原因之一,为修复或更换因摩擦损坏的零部件要花费很多资金和人力;特别是现代大型工业,因维修或失效停机造成的损失更为惊人。如果能充分利用摩擦学知识和技术,对机器进行合理设计和使用,则在提高机器性能、降低能量消耗、延长使用寿命、减少配换维修、避免失效事故等方面可能节约大量费用。因此,国际上公认,现代的机械产品,如不进行摩擦学设计必然要丧失市场竞争力。 活塞连杆机构是内燃机的主要运动机构之一。研究它的运动规律,可以计算各个部件的受力大小。这些力的作用直接影响内燃机的动力性、经济性、可靠性及使用寿命。这些知识不仅对设计人员很重要,对使用、维修人员来说也是必不可少的。本文对内燃机活塞环-缸套的运动进行了运动学和动力学分析,通过运动学分析,找出活塞的位移、速度、加速度之间的关系,再利用加速度进行动力学分析,找出引起内燃机的振动、运转不平衡和产生附加负荷的因素,为后面的试验装置设计提供理论基础。 本装置通过四个传感器把内燃机缸套托住,这样活塞环与缸套之间的摩擦力就可以完全传到传感器上,而不会受惯性力的影响。同时,根据主轴转角对活塞进行摩擦力采样,这样就可以把摩擦力与缸套中的位置对应起来,对活塞在缸套运动一个循环中的摩擦力进行研究。为了能对活塞环进行连续加载,采用弹簧加载装置,从中找出活塞环所能承受的极限载荷。 最后,采用正交试验方法,对活塞环运动的不同工况(如主轴转速、载荷、润滑方式、材料等)进行交叉试验,从中总结出活塞环-缸套摩擦磨损的基本规律,为企业的生产实际提供有价值的参考建议。
吴跃新[5]2003年在《内燃机活塞环——缸套材料摩擦磨损性能研究》文中研究指明本论文主要研究活塞环-缸套材料的摩擦磨损。活塞环和缸套是内燃机的关键零部件，又是易磨损件，它的质量好坏直接决定着内燃机质量的优劣。 本论文首先论述了摩擦磨损的有关基础理论和研究方法，特别针对实验方法和实验手段作了较为详细的研究。然后深入探讨了活塞环-缸套之间的摩擦磨损的特点，结合有关试验机的设计方案，利用钻铣床作为实验台和动力源，自行设计了适用于研究活塞环-缸套之间摩擦磨损的实验和测量装置，丰富了实验手段，利用它可以设计进行多种工况、载荷、转速条件下的实验方案。通过正交实验，对利用该装置得出的实验结果进行分析，进行了两种材料的磨合过程分析，材料影响分析，载荷影响分析，转速影响分析，工况(润滑)影响分析。通过比较分析，得出了活塞环-缸套在不同条件下的摩擦磨损特性。本论文得出的活塞环-缸套材料的摩擦磨损特性，对实际生产有一定的参考价值。
田建明[6]2006年在《基于分形理论的柴油机缸套—活塞环磨合期摩擦磨损特性研究》文中认为磨损是机械零部件最主要、最常见的失效形式。缸套-活塞环是柴油机中一对重要的摩擦副,该摩擦副由于工作条件十分恶劣,运行工况、环境、受力状态、运行方式等复杂多变,很容易因润滑不良而引起异常磨损失效,不仅缩短了其使用寿命,还由此造成较大的经济损失。因此,缸套-活塞环摩擦磨损性能的好坏直接关系着内燃机运行状态的优劣。 本文针对缸套-活塞环磨合期的摩擦磨损问题展开分析和讨论。首先论述了与该摩擦副相关的摩擦磨损研究现状,指出当前研究的不足。并根据分形理论在摩擦学研究中的应用,提出了利用分形理论定量、半定量研究缸套-活塞环摩擦磨损特性的分析方法。然后,在实验室进行了以缸套-活塞环样品为摩擦副的摩擦磨损实验研究,测量并提取了能反应缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损过程的主要参数如磨损失重、表面粗糙度、摩擦力矩等;并通过基于摩擦系数、磨损失重、表面粗糙度等方法的分析和基于分形理论方法的分析,深入探讨了不同润滑状态下缸套-活塞环磨合期内的摩擦磨损特性。得出各种分析方法在评定缸套-活塞环摩擦磨损过程的一致性规律和差别,说明传统分析方法只能宏观的粗略诠释缸套-活塞环的摩擦磨损过程和润滑状态,而分形理论则能够更为详细和准确地反映摩擦副不同磨损时间阶段的特征信息,有利于准确地界定摩擦磨损过程,评价摩擦磨损质量。最后通过对不同分析方法的比较,得出了分形理论比一般分析方法能更准确、有效地评价摩擦副摩擦磨损特性的结论。 缸套-活塞环摩擦副在上、下止点处的磨损最为严重,本研究尽可能模拟实船运行中活塞环处于上、下止点附近的工况参数,采用了大载荷和低转速。还分别以浸油润滑和滴油润滑方式模拟其润滑良好和润滑不良工况。因此,本试验特别是针对于处在磨合期内的摩擦副摩擦磨损特性的研究,针对于合理制定缸套-活塞环的磨合程序、界定磨合阶段的完成和评价磨合质量具有一定的理论和现实意义。
彭梨花[7]2004年在《内燃机活塞环-缸套摩擦过程研究》文中进行了进一步梳理本文主要研究内燃机活塞环-缸套摩擦副作往复运动时的摩擦过程特性。活塞环与缸套间的摩擦功率损失是整个内燃机功率损失的重要部分，降低摩擦功耗，提高内燃机效率有重要意义。活塞环和缸套是内燃机的关键零部件，又是易磨损件，其摩擦学性能的好坏直接决定着内燃机质量的优劣。 本文首先论述了摩擦学有关基础理论和研究方法，特别针对内燃机活塞环-缸套摩擦学研究状况进行了重点阐述。深入探讨了活塞环-缸套之间摩擦过程的特点，结合试验要求，利用钻铣床作为试验台和动力源设计了一套试验装置。该装置用于活塞环-缸套作往复运动时的摩擦过程研究，可以进行多种不同参数的摩擦试验(变载荷、转速、润滑条件、摩擦元件等)。通过试验，对试验数据进行分析和有关计算，研究了活塞环-缸套的摩擦过程特性以及影响摩擦过程的一些因素，此外还对摩擦功耗进行了分析。本文得出的有关结论对内燃机活塞环-缸套的摩擦学设计有一定的参考价值。
王虎[8]2010年在《内燃机缸套失圆研究》文中指出缸套失圆现象在内燃机中普遍存在,它严重影响整机的动力性、经济性、环保性和可靠性。然而由于内燃机结构复杂,零部件之间无论静态配合关系还是动态的力学、热流传递关系均具有复杂性、多样性,缸套失圆问题分析难度大,以致研究人员很难在众多的影响因素中给出定量分析结果,只能在设计中更多的依据经验处理此问题,这也严重阻碍了人们对内燃机缸套失圆形成机理的了解。长久以来,如何有效减轻内燃机缸套失圆及其带来的负面影响一直是困扰内燃机工作者的重要课题。本研究以某企业正在生产的某款采用干式缸套的四缸内燃机为研究对象,分别计算了机械负荷和耦合冷却流场的热负荷作用下的缸体变形和缸套失圆;在试验验证缸套热负荷计算结果的基础上,对综合多因素下的缸套失圆问题进行了研究,并对失圆缸套下的活塞环适应性、活塞环与缸套之间油膜厚度的不均匀周向分布以及其对机油耗的影响给出定量计算和分析。首先,本文在阐述现有的螺栓预紧力计算和分配模型、曲轴连杆动力学计算模型的基础上,结合试验测得的示功图数据,以额定工况和最大扭矩工况为计算工况,运用缸体-等刚度缸盖有限元模型,对螺栓预紧力、活塞侧推力、气缸压力这些机械负荷共同作用下的内燃机缸套失圆问题进行了仿真计算。同时,在对冷态、热态下的缸套变形和失圆数据进行分析讨论的基础上,对机械负荷中对缸套失圆产生主要影响的各影响因素进行了综合评价。其次,运用传统的内燃机热负荷分析方法,在综合论述缸内传热计算模型、缸壁传热分配模型、活塞环-缸套摩擦计算分配模型及冷却水腔传热边界计算模型的基础上,结合4105柴油机的具体特征,合理运用热负荷边界条件的计算模型,针对缸体-等刚度缸盖模型,计算了额定工况和最大扭矩工况下的温度场、热变形、缸套失圆。在对热负荷作用下的温度场、缸套变形和失圆数据进行分析讨论的基础上,对运用传统热负荷分析方法计算的缸套失圆进行了评价,并对热负荷对缸套失圆的影响进行了定量讨论。第叁,运用CFD方法,对内燃机机体内冷却流场进行了仿真计算,分析并讨论了冷却流场的流速分布特征及其带来的非均匀冷却效果。以整体冷却流场的计算结果为基础,针对缸体与冷却水的流固耦合模型,应用共轭传热方法,计算并分析了缸体内的冷却水流速场以及在其影响下缸体与冷却水耦合模型的温度场、热变形及缸套失圆问题,计算表明,由于冷却流场流速分布的影响,缸体的温度分布、热变形存在着显着的周向、轴向的变化,流固耦合共轭传热方法是研究热负荷影响下缸套变形失圆问题的较为精确有效的方法,为内燃机的优化设计提供了有效的方法。第四,通过对复杂干缸套机体的加工和传感器的固定安装,选用热电偶作为测温传感器,配合多功能巡检测温装置,实现了对四缸柴油机的多缸多点多工况的动态温度测量,通过对各缸套之间及缸套自身周向和轴向温度的对比分析,研究探讨了多缸柴油机额定工况下缸套温度分布的规律和特点。同时,对其它工况条件恒定下的变转速和变负荷的缸套温度变化规律和分布特点进行了探讨,并通过与前面两章不同仿真方法计算结果的比较,评价了这两种仿真方法的有效性和准确性。第五,综合考虑真实工况下的各种影响因素,探讨了多因素影响下缸套热变形和失圆的计算方法。对螺栓预紧力、活塞侧推力、气缸气体压力、热负荷及冷却流场共同作用下的缸套变形失圆进行了计算,并对真实工况下的缸套失圆问题进行了讨论和评价。第六,通过傅里叶展开分析方法近似模拟变形后的缸套径向变形,结合自由状态及安装状态下的活塞环变形曲率,建立了活塞环适应性分析的数学计算模型,对活塞环与各变形缸套内壁面的接触压力进行了定量计算和分析,结合接触压力的分布图,对活塞环与四个缸体缸套的第一道密封面进行了评价。第七,针对缸套失圆对润滑油膜厚度周向分布的影响问题,运用数值计算方法,建立了变形缸套下活塞环变形及润滑油膜周向分布的数学模型,计算了在弹性张紧力、气体压力、油膜支反力等共同作用下的活塞环变形,并通过失圆缸套与变形活塞环之间的位置关系,求得失圆缸套下的不同截面润滑油膜的周向分布。第八,运用上章活塞环与失圆缸套之间的油膜周向分布数据,对失圆缸套下,通过刮油、惯性甩油、通过开口间隙上窜这叁种途径的活塞环—缸套摩擦副的润滑油消耗进行了定量计算,并通过与理想圆形缸套下的机油消耗量的比较,具体讨论和分析了缸套变形对机油消耗的定量影响。最后,总结了本文所作的主要工作及主要创新点,对今后的进一步研究提出了作者的一些看法。
柳丹娜[9]2009年在《缸套—活塞环材料磨损性能及磨粒铁谱分析研究》文中研究说明对内燃机来说,缸套-活塞环可以说是其中最重要的摩擦副。事实上,缸套-活塞环也一直是人们致力研究的摩擦副。其摩擦学性能的好坏对内燃机的运行能力有极大的影响。本课题以云南内燃机动力有限公司生产的缸套-活塞环为研究对象,研究了其摩擦磨损,针对缸套-活塞环的摩擦磨损特点,进行了分析与讨论。利用钻铣床为动力源,自行设计了一套模拟实际工况的实验装置,丰富了实验手段,利用它可以进行多种工况、载荷、转速条件下的实验方案。通过磨合过程的测试,研究不同磨损阶段的典型磨粒特点以及摩擦副的表面形貌,从而建立磨损、磨粒以及表面形貌的对应关系,丰富了磨粒图库以及摩擦磨损的理论知识,为缸套-活塞环的故障监测提供了依据；在此基础上分析了不同材料在相同工况下的摩擦磨损性能,从理论角度分析材料及热处理对材料摩擦磨损性能的影响,并提出减磨的建议；在润滑油中加入纳米陶瓷添加剂,通过改变工况,找出影响添加剂减磨效果的有关因素,从磨粒的角度分析,找出添加剂的减磨机理,从磨合工艺的角度提出相关减磨的建议,具有实际应用的参考价值。
杨振宇[10]2014年在《高强化内燃机活塞的摩擦磨损设计》文中研究说明活塞在内燃机中承受着巨大的机械负荷和热负荷，工作条件苛刻，同时也是内燃机最重要的摩擦副之一，对内燃机的可靠性及机械效率有着重要影响。随着内燃机强化程度的提高，活塞的工作状况将变得更加恶劣，从而对活塞的摩擦学设计提出了更高的要求。因此，精确预测活塞的混合润滑性能，并在此基础上提出活塞的设计原则，对于提高内燃机整机的性能，具有十分重要的意义。本论文对活塞的摩擦学设计进行了研究，主要内容如下：1.由于活塞的热变形和横向位移具有相同的数量级，对活塞热变形的精确预测就显得格外重要，采用红外遥测技术与有限元仿真相结合的方法得到了较为准确的强化前后活塞的热变形。2.结合活塞的热变形和弹性变形，对高强化内燃机活塞二阶运动进行了研究，并在此基础上提出了活塞头部型面的设计准则。对活塞销偏置时的活塞二阶运动进行了研究，结果表明活塞销偏置虽然会降低活塞的横向拍击力，但同时也会增大活塞的偏摆；活塞销向次推力侧偏置会使活塞在压缩上止点换向时头部先过渡到主推力侧，产生刮油作用，增大机油耗。3.采用活塞柔性多体动力学和混合润滑耦合的仿真方法，分析了不同活塞型面参数下的活塞二阶运动和混合润滑特性。对于高强化内燃机，活塞裙部的微凸体接触摩擦损失功率和活塞环岸的摩擦磨损特性有了大幅的增长，已经变得不可忽略。依据加权系数法建立了活塞裙部型面的评价模型，并基于正交设计理论提出了优化设计方法。评价模型中全面考虑了型面对活塞环槽的摩擦磨损、活塞裙部的流体润滑及摩擦磨损、活塞摆动、活塞横向速度及加速度等评价目标的影响。根据不同的评价标准，最终的评价结果也不尽相同。最后总结了不同裙部型面参数对活塞二阶运动和混合润滑特性影响程度的大小。4.研究了不同表面形貌参数对活塞混合润滑特性的影响，分析了车削和电解两种不同的表面加工方式下的表面形貌特征及其混合润滑特性。提出了改善混合润滑的表面形貌应具有负偏态的特征。5.将活塞型面优化设计方法应用于高强化内燃机活塞，该活塞经受住了500h可靠性试验考核，从而验证了这种方法的合理性。同时发现内燃机活塞裙部在长期使用过程中会发生变形，这种变形将导致裙部的混合润滑特性趋于“劣化”。6.研究了钛合金材料用于活塞的优势、瓶颈及解决方案。针对钛合金抗磨损性能差这一制约钛合金材料应用于活塞的问题，提出了解决方案。基于活塞环在环槽内的运动的特点，建立了活塞环槽的磨损寿命预测模型。并将此模型与摩擦磨损试验相结合，对镀有ECC膜的钛合金活塞磨损寿命进行了评估。文中提出的活塞裙部型面的评价模型、优化方法以及活塞环槽的磨损寿命预测模型为内燃机活塞的摩擦磨损设计提供了指导。
参考文献：
[1]. 润滑油中磨粒对活塞环—缸套磨损影响的研究[D]. 金霞. 昆明理工大学. 2008
[2]. 固体颗粒杂质影响活塞环—缸套润滑、磨损的理论及试验装备研究[D]. 杨晓京. 浙江大学. 2008
[3]. 润滑油固体颗粒污染物对活塞环—缸套润滑性能影响的研究[D]. 张成. 昆明理工大学. 2008
[4]. 内燃机活塞环—缸套摩擦磨损过程性能研究[D]. 陈贵清. 昆明理工大学. 2005
[5]. 内燃机活塞环——缸套材料摩擦磨损性能研究[D]. 吴跃新. 昆明理工大学. 2003
[6]. 基于分形理论的柴油机缸套—活塞环磨合期摩擦磨损特性研究[D]. 田建明. 大连海事大学. 2006
[7]. 内燃机活塞环-缸套摩擦过程研究[D]. 彭梨花. 昆明理工大学. 2004
[8]. 内燃机缸套失圆研究[D]. 王虎. 合肥工业大学. 2010
[9]. 缸套—活塞环材料磨损性能及磨粒铁谱分析研究[D]. 柳丹娜. 昆明理工大学. 2009
[10]. 高强化内燃机活塞的摩擦磨损设计[D]. 杨振宇. 北京理工大学. 2014