活塞结构刚度对动力学性能影响的研究

用矩阵来描述活塞的径向刚度,并在试验台架上对不同位置加载,测得规定点处的变形量,从而确定活塞整体刚度的分布情况。利用建立的动力学模型分析活塞刚度变化对二阶运动、敲击动能及摩擦功损失等的影响,为确保活塞温度场、热变形及缸套安装变形等边界条件的准确性,使用硬度塞测温试验、缸孔轮廓仪等得到的实测数据对模拟过程进行标定和验证。计算结果表明:活塞动力学分析要同时考虑缸套和活塞刚度的影响,否则计算得到的活塞摆角偏小,摩擦损失偏大,而敲击动能则随着曲轴转角的不同而与实际情况产生周期性偏差,有些偏差值甚至会达到70%;改变活塞结构会改变活塞的刚度,通常当裙部刚度增大后,活塞在每个换向时刻的最大摆角会减小,同时在每个敲击时刻的敲击能量峰值也会减小。     

汽油机活塞环岸断裂原因分析及改进

针对某发动机试验过程中出现的环岸断裂现象,对活塞环岸进行裂纹源区分析、有限元分析计算,结合台架压力监测数据,确定环岸断裂的主要原因为缸内爆燃爆震产生的异常压力冲击。将产生的异常压力采用有限元分析验证并对失效部位进行改进和优化,增强失效部位结构强度,满足承载能力及疲劳强度要求。改进设计后的活塞没有出现活塞环岸断裂的现象,顺利通过各项可靠性试验。     

高强化柴油机活塞裙部型线对拉缸的影响

针对某欧Ⅵ柴油机活塞高温拉缸试验过程中出现的拉缸问题,检查活塞拉缸的部位以及未拉缸活塞的裙部磨损情况,分析确定活塞裙部型线设计不合理是导致拉缸的主要原因;设计活塞裙部型线椭圆的多种方案,应用活塞组件动力学分析软件进行对比优化,以最大侧向力和摩擦损耗为主要评价指标,提出相应的优化思路,得出该活塞裙部最佳型面结构,解决了高温拉缸试验中的拉缸问题;研究型线结构对活塞与缸套接触以及对活塞二阶运动的影响规律,为活塞外圆型线椭圆设计提供了理论和工程基础。     

裙部刚度对活塞动力学影响的研究

建立了用来描述活塞体径向刚度情况的刚度矩阵,对比计算了减重腔的布置对活塞径向刚度的影响。利用AVL GLIDE软件建立了活塞动力学参数化模型,分析了活塞裙部不同刚度分布情况对活塞二阶运动的影响,探究了在不同配缸间隙情况下活塞裙部刚度调整对敲击能量影响的敏感程度,并对结论进行分析。研究结果表明,减重腔对活塞径向刚度无明显影响,活塞裙部刚度的减小会使活塞径向位移及最大摆动角度有所增大,随着配缸间隙的增大,活塞敲击能量的改变受裙部刚度调整的影响越来越小。     

活塞燃烧室喉口疲劳开裂的原因分析与改进

针对某款高强化柴油机在进行耐久试验后出现的活塞燃烧室喉口开裂失效问题,通过检测活塞失效部位金相成分结合裂纹源电镜分析技术,确定喉口开裂失效的主要原因;对活塞销孔型线进行改进,利用有限元分析技术对改进方案进行模拟计算,并通过耐久试验验证了改进方案的有效性。结果显示:销孔型线改进后使燃烧室喉口疲劳系数提高约40%,解决活塞燃烧室喉口开裂失效问题,为高强化柴油机活塞设计及失效改进提供参考。     

活塞环岸积气槽对漏气量和机油耗的影响

活塞结构设计中常使用环岸积气槽来优化发动机的机油耗和漏气量。针对积气槽尺寸对于性能的影响程度,从活塞环的受力平衡角度出发研究了积气槽容积对于第一、二环密封的影响,并设计出6种方案进行动力学分析,结果表明,改变积气槽容积会对发动机漏气量和机油耗产生影响,并分别呈现出一定的规律。为验证模拟分析的准确性,对其中的两种方案进行了台架试验,试验结果与模拟结果吻合良好。     

高强化柴油机活塞销孔型线设计及试验研究

运用有限元模拟分析对比研究了不同活塞销孔型线对销孔接触压力的影响,并进行了活塞销孔液压脉冲机械疲劳试验。结果表明:适当增大活塞销孔外侧型线收缩量,接触压力减小了约19%,且接触压力分布更均匀,通过活塞销孔液压脉冲机械疲劳试验验证了模拟分析结果的可信度,并试验确定了此柴油机活塞销孔可承受的极限载荷为24 MPa。本研究对发动机活塞的销孔设计、分析计算及试验方法等方面都有重要的现实意义。     

基于CAD/CAE集成的注塑产品模型的多视图表达

根据注塑产品开发的特点 ,建立基于多视图的注塑产品模型。在分析注塑产品模型的CAD视图和CAE视图关系的基础上 ,研究了注塑产品模型视图转换算法TCAD CAE,实现了CAD视图向CAE视图的转换 ;提出了TCAE CAD 算法 ,并实现了CAE视图向CAD视图的转换。     

发动机活塞销孔偏心对摩擦磨损影响的研究

对不同发动机运转工况及不同销孔偏心进行了发动机试验和活塞动力学模拟对比研究。研究结果表明:柴油机活塞接触压力对偏心量的敏感程度要高于汽油机活塞,小偏心量往往会产生较大的裙部接触压力,而随着偏心量增大,裙部最大接触压力会逐渐减小,但当偏心量增大到一定程度后,裙部最大接触压力反而会有增大趋势;活塞主推力面累积磨损载荷增长主要发生在做功行程前半段,在排气和进气行程几乎没有增加,次推力面累积磨损载荷增长则主要发生在排气行程中间时刻,在进气行程几乎没有增加。销孔中心改变导致活塞质心位置发生了改变,引起了相关性能改变,通过对某汽油机活塞销孔偏心进行优化,活塞裙部主推力侧磨损载荷由27.46MW/m~2变为1.12MW/m~2,降低了近25倍,解决了活塞裙部磨损问题。模拟结果与试验结果十分吻合。     

模具并行工程系统研究

在综述模具并行设计方法的基础上,论述了模具并行工程系统的实施方案,提出了模具并行工程组织与系统结构、基于特征的知识表达与信息共享机制、模具计算机辅助报价与成本分析方法,以及综合应用知识推理、成本分析、CAE模拟等多种手段的并行设计执行机制。