基于反演法的活塞环廓形优化设计.pdf

《基于反演法的活塞环廓形优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2010年11月润滑与密封NOV．2010第35卷第11期LUBRICAT10NENGINEERINGVo1．35No．11DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2010．11．011基于反演法的活塞环廓形优化设计汤义虎孟祥慧张执南谢友柏(上海交通大学机械与动力工程学院上海200240)摘要：活塞环廓形决定着活塞环润滑时的油膜分布，对缸套活塞环摩擦副的摩擦、润滑、磨损有着极其重要的影响。将活塞环廓形用多项式函数表示，基于反演法，从活塞环的载荷分析出发，通过序列二次规划(SQP)法，反向求解满足特定载荷和压力中心条件下的最小活塞环一缸

2、套摩擦因数参量及对应的活塞环外圆面最优廓形。结果表明，经过优化的高次数活塞环廓形将带来更小的摩擦因数和摩擦力。关键词：活塞环；廓形；润滑；反演法；优化设计中图分类号：U261．22文献标识码：A文章编号：0254—0150(2olo)11—048—5OptimumShapeDesignofPistonRingUsingInverseMethodTangYihuMengXianghuiZhangZhinanXieYoubai(SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai

3、200240，China)Abstract：Theshapeofpistonringsdeterminestheoilfilmdistributioninlubriation，andhasanimpo~antimpactonthefriction，lubricationandwearofthepingring—linersystem．Theinversemethodwasintroducedintotheoptimumdesignofpistonringshape．Theshapeofpistonringswasrepresentedusingthep

4、olynomialfunction．Basedontheloadanalysisofpistonring，thesequentialquadraticprogrammingalgorithmwasusedtoinverselysolvethecoefficientofthepolynomialfunction．Theminimizingofthefricionparameterbetweenthepistonringandlinerwasconsideredduringthesolvingprocesstoobtainanoptimumshapeoft

5、hepistonring．Theresultsshowthattheoptimizedhighdegreeofringshapecanleadtoreducedfriction．Keywords：pistonring；shape；lubrication；inversemethod；optimumdesign当今内燃机向着高速、重载和环保方向发展，这油膜最大。Ting和Mayer分析了活塞环组的漏气、些给内燃机提出了更高的摩擦学设计要求。活塞环一润滑及磨损。Dowson等在活塞环廓形为抛物线形缸套作为内燃机的重要摩擦副之一，对内燃机的摩擦情况下，考虑贫油

6、的影响，计算了油膜厚度、摩擦功耗、耗油量等有着重要影响。据统计，活塞环缸套力。后来他们又考虑了弹性流体动力润滑的影响，并系统摩擦损耗占内燃机总机械损耗的20％～30％。且发现在点火上止点附近弹流润滑影响尤为显著。对缸套活塞环系统的润滑分析研究对减小内燃机摩擦在上述理论研究的基础上，活塞环的摩擦学设计损失有着至关重要的作用。在润滑分析中，油膜厚度优化进入研究者的视野，其中基于反演法从载荷分析是决定润滑状况的依据，而活塞环廓形决定着润滑油出发确定优化的设计方案，非常适合设计者的思维习膜分布情况。在活塞环设计中，保证良好的润滑状惯。反演法是在未知表面形状及边

7、界条件下，将表面态，和尽可能小的摩擦损失是内燃机摩擦学设计的一及边界表示成带未知参数的多项式函数，通过最4x_-大目标。乘误差求解未知系数来确定表面及边界条件的方法。在早期研究中，Furuhama假设活塞环廓形为中由于设计者可根据载荷和设计目标，快速确定较佳的间平，两边圆弧形，考虑工作中压力和速度的变化对表面设计方案，近年来反演法被广泛应用于设计和制单环润滑状况进行了分析。Lloyd通过研究发现在造领域。Cheng等通过反演法针对满足特定压力分内燃机特定条件下存在最优活塞环廓形，从而使润滑布、满足载荷及压力中心2种情况设计了滑块廓形。Ozalp和Umu

8、r考虑滑块表面波纹度对滑块廓形进行了优化设计。最近，Hsiao—MingChu针对滑动轴承，基