158F汽油機(jī)活塞二階運(yùn)動仿真分析及性能優(yōu)化.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)噪聲按照其產(chǎn)生機(jī)理分為機(jī)械噪聲、燃燒噪聲以及空氣動力學(xué)噪聲?；钊脫袅κ莾?nèi)燃機(jī)振動的主要激勵源,也是產(chǎn)生機(jī)械噪聲的主要因素?；钊诟變?nèi)的敲擊運(yùn)動加劇了活塞與缸套的摩擦損失,嚴(yán)重時引起缸套穴蝕,導(dǎo)致缸套漏油漏氣漏水等一系列故障,從而影響發(fā)動機(jī)的正常工作?；钊脫袅嶋H產(chǎn)生于活塞的二階運(yùn)動,研究活塞在缸內(nèi)的二階運(yùn)動成為國內(nèi)外學(xué)者的一個重要的研究課題。
　　本文以158F型發(fā)動機(jī)為研究對象,對其所配備的兩種不同型線的活塞分別建立有

2、限元模型,在Ansys軟件中計算出各自的徑向剛度矩陣以及活塞的熱變形數(shù)據(jù),作為計算活塞二階運(yùn)動的邊界條件;通過實驗得到在特定工況下各自的缸壓曲線以及氣缸壁面的振動加速度,缸壓曲線作為動力輸入到AVL-EXCITE中;然后在多體動力學(xué)分析軟件AVL-EXCITE的PR模塊里建立活塞、缸套、連桿、活塞銷以及活塞環(huán)的模型,輸入發(fā)動機(jī)相關(guān)參數(shù)及工況條件,進(jìn)行活塞敲擊運(yùn)動的計算。
　　首先通過計算活塞二階運(yùn)動的徑向位移、速度、加速度以及轉(zhuǎn)動

3、角度、角速度、角加速度對活塞在缸內(nèi)的徑向運(yùn)動和活塞繞銷軸的轉(zhuǎn)動做了一般性的結(jié)論分析,對活塞的二階運(yùn)動有了深刻的認(rèn)識;其次分別通過計算其在不同轉(zhuǎn)速全負(fù)荷工況下以及在同一轉(zhuǎn)速不同負(fù)荷下的二階運(yùn)動情況,研究了發(fā)動機(jī)在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)速和油門開度對活塞敲擊力的影響,可以看出,隨著轉(zhuǎn)速和油門開度的增大,在不同工況下活塞的軸向刮擦力和徑向敲擊力的變化趨勢一致,且隨著轉(zhuǎn)速和油門開度的增大,軸向刮擦力和徑向敲擊力都有所增大。在整個循環(huán)過程,當(dāng)活塞運(yùn)行到上止

4、點(diǎn)附近時會出現(xiàn)一次相對最大敲擊力和最大刮擦力,而在高轉(zhuǎn)速時在活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)行過程中,會出現(xiàn)非常明顯的波動,也就是說該發(fā)動機(jī)的在高速運(yùn)行時活塞在氣缸內(nèi)有微小的橫向擺動,造成這一問題的主要原因是高速運(yùn)行時活塞的往復(fù)慣性力較大,同時配缸間隙對此也會有一定的影響。
　　最后通過徑向位移、軸向刮擦力和徑向敲擊力等評價指標(biāo)對A、B兩種不同型線的活塞進(jìn)行了對比分析,并且與實驗測得的振動加速度曲線進(jìn)行了匹配分析;仿真數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)趨勢一致