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高强化柴油机活塞裙部型线对拉缸的影响刘涛;张希卫;熊培友【摘要】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.【期刊名称】《内燃机与动力装置》【年(卷),期】2018(035)002【总页数】5页(P85-89)【关键词】高温拉缸;二阶运动;型线椭圆动力学分析【作者】刘涛;张希卫;熊培友【作者单位】滨州渤海活塞有限公司技术中心,山东滨州256602;滨州渤海活塞有限公司技术中心,山东滨州256602;滨州渤海活塞有限公司技术中心,山东滨州256602【正文语种】中文【中图分类】TK423.33随着排放标准的不断提高，为了满足排放标准提升所要求的严苛条件，现代柴油发动机技术持续改进和提升，这意味着发动机正在向高负荷、高功率、高强化方向发展。
活塞作为发动机的“心脏”，直接与燃气接触，不但承受热负荷，还承受机械负荷，在发动机运行过程中，始终处在冷热循环、热机应力交变的一个工作过程中，不但要满足使用寿命要求，还要满足发动机运行要求的各项性能指标。
发动机强化程度提高以后，活塞不但要承受更高的机械负荷，还要承受更高的热负荷，在两者的共同作用下，活塞会产生较大变形，设计时不但要重点设计活塞的结构，还要考虑活塞的微观设计，如活塞型线、销孔型线等。
变形大会导致活塞裙部与缸套之间的接触区域不合理，破坏缸套与活塞之间的润滑状况，严重时可能导致拉缸。
另外，外圆型线结构设计的好坏对机油耗、漏气量也有一定影响。
所以活塞裙部的型线设计尤为重要，合理的型线能够保证活塞与缸套在工作状态下保持合理的接触区域和比压，始终处于一个流体动力润滑和平稳运动的状态，进而有效降低活塞对缸套的敲击，改善发动机的噪音-振动-不平顺性(noise,vibration,harshness,NVH)。
活塞裙部中凸变椭圆异型面车削加工1 前言活塞是发动机的一个重要组成元件，质量的好坏直接影响到发动机的性能。
其外形对系统的燃油经济性、可靠性、寿命、排放及噪声等指标有很大的影响。
考虑到发动机运行时由燃气压力、汽缸压力造成的活塞变形以及活塞本身的热变形等影响因素，目前活塞裙部广泛采用的是中凸变椭圆型面。
这种型面具有如下特点：横截面为椭圆或类椭圆，且其椭圆度沿活塞轴向变化(图1a)；纵截面的型线为一条中部外凸的曲线(图1b)。
活塞设计成这样的外形，可以将活塞工作时由热膨胀等因素产生的变形沿活塞销轴方向扩展，使得裙部横截面变成近似圆形，从而在活塞工作时可以获得更宽、更均匀的承载面，同时还使得活塞的裙部与汽缸壁更好地贴合，减小了配缸气隙，有利于降低活塞裙部比压，减小活塞对汽缸壁的冲击，降低发动机运行时的噪声。
另外中凸的裙部与汽缸壁之间的楔形油隙又可以起改善润滑的作用，并且可以提高活塞的对中性，这就大大地减小了零件的磨损，提高了活塞的工作性能和使用寿命。
目前，中凸变椭圆型面已经作为一种公认的活塞裙部优良型面而被广泛采用。
这种复杂型面的车削加工，现有的加工方式主要有硬靠模法和软靠模法(数控加工法)两种。
硬靠模加工就是活塞与活塞形状相同的母靠模同轴装上机床主轴，然后利用仿形装置制造出与母靠模相同形状的活塞。
这种加工的方式具有加工稳定性好的特点，不便之处在于靠模制造困难、加工周期长、成本昂贵。
同时，机械结构动特性使得机床主轴转速受到限制，对活塞生产效率的提高有较大的影响。
软靠模加工是根据活塞的型面进行编程，并以所编制的程序作为靠模，采用计算机控制刀具的高频微位移进给机构来进行活塞的加工。
这种加工方式对活塞的改型有较大的柔性。
目前，国内依靠软靠模加工的执行机构还普遍存在着线性和动特性较差、受突加负载的影响较大等问题，不能很好地保证加工精度。
本文对表面成型采用分解设计的方法，将中凸变椭圆异型面的加工分解成几组运动的合成。
《汽车构造》自测题（一）一、填空题（每空0.5分，共30分）1.现代汽车的类型虽然很多，各类汽车的总体构造有所不同，但它们的基本组成大体都可分为发动机、底盘、车身和电气设备四大部分。
2.汽车用活塞式内燃机每一次将热能转化为机械能，都必须经过进气、压缩、做功（膨胀）和排气这样一系列连续工程，这称为发动机的一个工作循环。
3.机体组包括气缸体、气缸盖、气缸套、曲轴箱、气缸垫、油底壳等；活塞连杆组包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等；曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮等。
4.采用双气门弹簧时，双个弹簧的旋向必须相反（同、反）。
5.过量空气系数α＞1，则此混合气称为稀混合气；当α＜0.4时，混合气太浓，火焰不能传播，发动机熄火，此α值称为燃烧上限。
6.汽油滤清器的作用是清除进入汽油泵前汽油中的杂质和水分，从而保证汽油泵和化油器的正常工作。
7.废气涡轮增压器主要由涡轮机、压气机两部分组成。
8.按结构形式，柴油机燃烧室分成两大类，即统一式燃烧室，其活塞顶面凹坑呈ω型、球型等；分开式燃烧室，包括预燃室和涡流室燃烧室。
9. 针阀和针阀体是喷油器的主要部件，二者合称为针阀偶件。
10.目前大多数柴油机采用的是柱塞式喷油泵。
11.现代汽车发动机多采用压力润滑和飞溅润滑相结合的综合润滑方式，以满足不同零件和部位对润滑强度的要求。
12.曲轴箱的通风方式有自然通风和强制通风两种方式。
13.摩擦片式离合器基本上是由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。
14.汽车行驶系由车架、车桥、车轮、悬架四部分组成。
15.转向桥由前轴、转向节、主销和轮毂等主要部分组成。
16.汽车制动系一般至少装用两套各自独立的系统，即行动制动和驻车制动。
二、判断题（正确打√、错误打×,每题0.5分，共7分）1.多缸发动机各气缸的总容积之和，称为发动机排量。
（×）2.活塞顶是燃烧室的一部分，活塞头部主要用来安装活塞环，活塞裙部可起导向的作用。
活塞裙部椭圆变形的原因全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：活塞裙部椭圆变形是指活塞下部的椭圆形状发生变化的现象。
活塞裙部椭圆变形可能会影响活塞的运转性能，甚至导致活塞与气缸壁之间的间隙不均匀，进而影响发动机的正常工作。
那么，活塞裙部椭圆变形的原因是什么呢？在本文中，我们将针对这一问题展开详细的探讨。
活塞裙部椭圆变形的原因可能与活塞本身的材质和制造工艺有关。
在现代发动机中，活塞通常由高强度铝合金或者硅铝合金等材料制成。
如果活塞的材料强度不足或者制造工艺出现问题，就容易导致活塞裙部在高负荷或高温下发生塑性变形，从而导致椭圆形状的出现。
活塞裙部椭圆变形的原因可能还与活塞与气缸壁之间的磨损状况有关。
当活塞与气缸壁之间的间隙不均匀或者气缸壁表面粗糙度过高时，活塞在运转时会受到额外的摩擦力，导致活塞裙部局部受力过大，从而出现椭圆形状的变化。
活塞裙部椭圆变形的原因还可能与发动机的工作环境和使用方式有关。
如果发动机长时间高负荷运转或者经常发生高速行驶和急停急启动等情况，都会增加活塞裙部的负荷，从而导致椭圆形状的出现。
活塞裙部椭圆变形是一个复杂的问题，可能受多种因素的影响。
为了减少活塞裙部椭圆变形的发生，我们应该选择优质的活塞材料，并采用合理的制造工艺，同时定期检查活塞与气缸壁之间的磨损情况，保持发动机的正常工作环境，避免过度负荷和频繁变速等操作，以延长活塞的使用寿命并确保发动机的稳定性能。
希望通过本文的介绍，读者对活塞裙部椭圆变形的原因有了更深入的了解。
第二篇示例：活塞是一种常见的机械零部件，用于在发动机中将燃料燃烧产生的能量转化为机械能。
活塞在发动机内部上下运动，与气缸壁紧密接触，完成压缩气体、点火、排出废气等过程。
活塞裙部椭圆变形是指活塞裙部的形状发生了椭圆变形，不再保持原本的圆形，这种变形会影响活塞的正常工作，造成发动机性能下降甚至故障。
活塞裙部椭圆变形的原因有多种，主要包括以下几点：一、高温和高压环境造成的热应力在发动机工作过程中，活塞裙部承受着高温和高压环境的影响，这会导致活塞裙部呈现出椭圆形变形。
专利名称：船用柴油机缸径之活塞裙变椭圆外圆型线的测绘方法
专利类型：发明专利
发明人：陈浩安,武刁刁
申请号：CN201310125477.8
申请日：20130412
公开号：CN104101319A
公开日：
20141015
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种船用柴油机缸径之活塞裙变椭圆外圆型线的测绘方法，依下述步骤进行：设立极径公式；用三坐标测绘先进的活塞裙的外圆尺寸；对基础数据进行分析修正；变椭圆各点极径值的分析确定；活塞裙各截面长、短轴极径值的计算；活塞裙各截面长、短轴极径平均值的计算；得出标准椭圆方程，并计算各截面各点极径值；各点极径值的正确与否的判断；削边量的确定；削边界限的确定；基准圆的确定；型线绘制原则；最后试制图纸。
本发明提供了一种对先进的活塞裙变椭圆外圆型线进行自动测绘的方法，该方法快捷、精准，节省费用：先进活塞每件5980欧元，折合人民币约为5980×8=47840元，而自制活塞每件19850元，每件节约27990元。
本发明尤其适用于船用柴油机之160-400缸径的活塞裙变椭圆外圆型线的测绘。
申请人：陕西柴油机重工有限公司
地址：713105 陕西省咸阳市兴平市西城区
国籍：CN
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柴油机活塞设计分析及强度校核研究内燃机与配件年第期柴油机活塞设计分析及强度校核研究王凯’周娜’苏铁熊’张俊跃中北大学中国北方发动机研究所摘要伴随着现代柴油机的高强化发展需求,提高最大爆发压力是强化柴油机的一种措施。
随着柴油机的最大爆发压力越来越大.结构要求越紧凑.作为柴油机重要零部件的活塞从结构设计和材料上都有新的发展。
本文对柴油机的活塞从材料、头部、销部、裙部分别进行设计.并对该活塞强度计算验证.从而为强化柴油机活塞部分提供相关理论依据关键词柴油机活塞强度活塞头部活塞裙部活塞销部 :合理的形状和壁厚,质量尽可能小,受热面积小、散引言热好,材料热膨胀系数小、导热性好、比重小,具有活塞是汽车发动机的“心脏”,承受交变的机械良好的减摩性和热强度,质量小的活塞是最佳的设负荷和热负荷,是发动机中工作条件最恶劣的关键计阁。
零部件之一。
活塞的功用是承受气体压力,并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转,活塞顶部还是燃烧柴油机活塞设计室的组成部分。
活塞在高温、高压、高速、润滑不良柴油机活塞的材料应满足如下要求:重的条件下工作。
活塞直接与高温气体接触,瞬时温度小、导热系数大、线膨胀系数小、机械强度高、减度可达以上,因此,受热严重,而散热条件又磨性好、稳定性好、耐腐蚀性好、易于加工等。
综合很差,所以活塞工作时温度很高,顶部高达加工制造因素选 %的共晶铝硅合金 ,液态模 ,且温度分布很不均匀;活塞顶部承受气体压锻方法制造。
力很大,特别是作功行程压力最大,这就使得活塞表发动机活塞主要尺寸的范围及拟选择值产生冲击,并承受侧压力的作用 ;活塞在气缸内以名称符号相对结构参数值拟取定值很高的速度 ~ /往复运动,且速度在不断地变活塞高度 . ?.化,这就产生了很大的惯性力,使活塞受到很大的压缩高度 . 一 . .附加载荷。
活塞在这种恶劣的条件下工作.会产生裙部高度 . ? .变形并加速磨损,还会产生附加载荷和热应力,同火力岸高 .? . .时受到燃气的化学腐蚀作用。
