基于贝壳表面形态的内燃机活塞仿生设计 - 哈尔滨工程大学学报.pdfVIP

第３７卷第２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３７ №．２ ２０１６年２月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｆｅｂ．２０１６ 基于贝壳表面形态的内燃机活塞仿生设计 １，２ １ ３ ４ １ 吴波 ，丛茜 ，孙天宇 ，刘鸿涛 ，田为军 （１． 吉林大学 工程仿生教育部重点实验室和汽车仿真与控制国家重点实验室，吉林 长春 １３００２２；２．长春工程学院工程训练 中心，吉林 长春 １３００１２；３．长春祈健生物制品有限公司工程维修部，吉林 长春 １３００１２；４．长春工程学院水利与环境工程学 院，吉林 长春 １３００１２） － － 摘　 要：内燃机活塞 缸套系统摩擦减小对节能减排产生巨大影响。 以ＬＸ ２Ｖ型汽车内燃机为试验母体。 将贝壳 表面的减阻、耐磨条纹形态应用于内燃机中的主要摩擦副—活塞裙部上。 制定三水平三因素正交实验方案。 在裙 部最恶劣工况下，对标准活塞和９个仿生活塞模型进行有限元接触分析，得出三个最典型试验指标，并将其对比研 究。 采用极差分析法进行试验优化设计。 最后，选取标准活塞、最优性能仿生活塞、最优组合活塞，进行内燃机耐 久性台架试验。 结果表明：仿生活塞在卸载活塞回油孔集中应力和减阻、耐磨性能均高于标准活塞；仿生活塞平均 磨损量较标准活塞减小了４２．９％；仿生活塞平均气缸压力变化率较标准活塞平稳性提高了５０．２％。 关键词：内燃机；仿生活塞；毛蚶；正交试验；有限元分析；极差分析法；标准活塞 ｄｏｉ：１０．１１９９０／ ｊｈｅｕ．２０１４１００４７ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．ｕ１０３０．０１０．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＫ４１３．３∗３；ＴＢ１７ 　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１６）０２⁃０２０５⁃０６ Ｂｉｏｎｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｅｎｇｉｎｅ ｐｉｓｔｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｈｅｌｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｏｒｍ １，２ １ ３ ４ ２ ＷＵ Ｂｏ ，ＣＯＮＧ Ｑｉａｎ ，ＳＵＮＴｉａｎｙｕ ，ＬＩＵ Ｈｏｎｇｔａｏ ，ＴＩＡＮ Ｗｅｉｊｕｎ （１． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｉｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２２，Ｃｈｉｎａ；２． ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎＧ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２，Ｃｈｉ⁃ ｎａ；３． Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｋｅｙｇｅｎ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏ． Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２，Ｃｈｉｎａ；４． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｈｕｇｅ ｎｕｍｂｅｒｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｓ ｉｎ ｕｓｅ ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ，ｅｖｅｎ ａ ｓｍａｌｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｐｉｓ