158F汽油機(jī)活塞二階運(yùn)動(dòng)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(dòng)力學(xué)噪聲?；钊脫袅κ莾?nèi)燃機(jī)振動(dòng)的主要激勵(lì)源,也是產(chǎn)生機(jī)械噪聲的主要因素。活塞在缸內(nèi)的敲擊運(yùn)動(dòng)加劇了活塞與缸套的摩擦損失,嚴(yán)重時(shí)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(dòng)機(jī)的正常工作。活塞敲擊力實(shí)際產(chǎn)生于活塞的二階運(yùn)動(dòng),研究活塞在缸內(nèi)的二階運(yùn)動(dòng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的一個(gè)重要的研究課題。
　　本文以158F型發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)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(jì)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(jì)算活塞二階運(yùn)動(dòng)的邊界條件;通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到在特定工況下各自的缸壓曲線以及氣缸壁面的振動(dòng)加速度,缸壓曲線作為動(dòng)力輸入到AVL-EXCITE中;然后在多體動(dòng)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(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)及工況條件,進(jìn)行活塞敲擊運(yùn)動(dòng)的計(jì)算。
　　首先通過(guò)計(jì)算活塞二階運(yùn)動(dòng)的徑向位移、速度、加速度以及轉(zhuǎn)動(dòng)

3、角度、角速度、角加速度對(duì)活塞在缸內(nèi)的徑向運(yùn)動(dòng)和活塞繞銷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)做了一般性的結(jié)論分析,對(duì)活塞的二階運(yùn)動(dòng)有了深刻的認(rèn)識(shí);其次分別通過(guò)計(jì)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(dòng)情況,研究了發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)速和油門開(kāi)度對(duì)活塞敲擊力的影響,可以看出,隨著轉(zhuǎn)速和油門開(kāi)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(shì)一致,且隨著轉(zhuǎn)速和油門開(kāi)度的增大,軸向刮擦力和徑向敲擊力都有所增大。在整個(gè)循環(huán)過(guò)程,當(dāng)活塞運(yùn)行到上止

4、點(diǎn)附近時(shí)會(huì)出現(xiàn)一次相對(duì)最大敲擊力和最大刮擦力,而在高轉(zhuǎn)速時(shí)在活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)行過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)非常明顯的波動(dòng),也就是說(shuō)該發(fā)動(dòng)機(jī)的在高速運(yùn)行時(shí)活塞在氣缸內(nèi)有微小的橫向擺動(dòng),造成這一問(wèn)題的主要原因是高速運(yùn)行時(shí)活塞的往復(fù)慣性力較大,同時(shí)配缸間隙對(duì)此也會(huì)有一定的影響。
　　最后通過(guò)徑向位移、軸向刮擦力和徑向敲擊力等評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)A、B兩種不同型線的活塞進(jìn)行了對(duì)比分析,并且與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的振動(dòng)加速度曲線進(jìn)行了匹配分析;仿真數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)趨勢(shì)一致