[發明專利]一種活塞火力岸型線設計方法、系統及電子設備

在審

• 申請號: 202211219093.8
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115455612A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 李慧;康黎云;楊武;唐朝陽
• 申請（專利權）人: 重慶長安汽車股份有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/08;G06F111/10
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 李勇

本發明公開了一種活塞火力岸型線設計方法、系統及電子設備，其包括如下步驟：S1，進行活塞溫度場分析和活塞自由膨脹分析，獲取活塞火力岸外圓面的熱膨脹量和活塞裙部基本徑的熱膨脹量y₃；S2，獲取活塞在最大側向力工況下裙部主推力側基本徑的壓縮量y₄和活塞在最小側向力工況下裙部副推力側基本徑的壓縮量y₅；S3，基于活塞偏轉角，計算得到火力岸因活塞轉動而發生的徑向位移y₆；S4，根據火力岸與裙部的直徑公差帶確定尺寸公差鏈y₇；S5，基于S1～S4獲取的數據，計算得到活塞火力岸型線的設計參數。通過解析法計算得到火力岸在工作狀態的變形情況，并在保證計算精度的同時，高效地設計出性能良好的活塞火力岸冷態型線，防止活塞頭部敲缸、拉缸和磨損。

技術領域

本發明涉及發動機活塞，具體涉及活塞火力岸型線設計方法、系統及電子設備。

背景技術

活塞型線包括活塞火力岸型線、活塞裙部型線和銷孔型線，活塞火力岸型線設計是活塞型線設計的一部分。為使發動機運行過程中，活塞火力岸形狀近似圓柱形，并且活塞頭部不會敲缸、拉缸，就要考慮火力岸在工作狀態的變形情況，反過來設計火力岸的冷態型線。

活塞是發動機中熱負荷較大的零件之一，活塞工作溫度沿活塞軸線方向變化較大，火力岸上端溫度最高，裙部下端溫度最低，并且活塞頭部溫度場分布也不均勻，所以受熱后火力岸沿軸向和周向膨脹量都不同。

目前，火力岸的主流設計是冷機時火力岸最上方的直徑縮減量大于火力岸最下方的直徑縮減量，火力岸最下方的直徑縮減量大于裙部基本徑的直徑縮減量，并且通過設計火力岸的橢圓度來調整火力岸沿周向變形的失圓。由于活塞工作的邊界條件復雜，受熱機耦合綜合作用，用解析法計算工作狀態下火力岸的準確變形，投入成本高，計算精度低。目前大多根據經驗和通過對標數據庫對活塞火力岸型線進行設計，并且大多是只考慮了活塞熱負荷對火力岸型線設計的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種活塞火力岸型線設計方法、系統及電子設備，通過解析法計算得到火力岸在工作狀態的變形情況，并在保證計算精度的同時，高效地設計出性能良好的活塞火力岸冷態型線，防止活塞頭部敲缸、拉缸和磨損。

本發明所述的活塞火力岸型線設計方法，其包括如下步驟：

S1，進行活塞溫度場分析和活塞自由膨脹分析，獲取活塞火力岸外圓面的熱膨脹量和活塞裙部基本徑的熱膨脹量y₃；

S2，獲取活塞在最大側向力工況下裙部主推力側基本徑的壓縮量y₄和活塞在最小側向力工況下裙部副推力側基本徑的壓縮量y₅；

S3，基于活塞偏轉角，計算得到火力岸因活塞轉動而發生的徑向位移y₆；

S4，根據火力岸與裙部的直徑公差帶確定尺寸公差鏈y₇；

S5，基于S1～S4獲取的數據，計算得到活塞火力岸型線的設計參數。

進一步，所述步驟S1具體為：建立活塞有限元模型，在最大熱負荷工況下，對活塞有限元模型進行溫度場分析和受熱自由膨脹分析,提取活塞有限元模型受熱自由膨脹后的位移結果，對位移結果進行傅里葉和反傅里葉變化，剔除剛性位移，得到活塞火力岸外圓面熱膨脹量和活塞裙部基本徑的熱膨脹量；火力岸主推力側最上端的熱膨脹量記為y₁₁，火力岸主推力側最下端的熱膨脹量記為y₂₁，火力岸副推力側最上端的熱膨脹量記為y₁₂，火力岸副推力側最下端的熱膨脹量記為y₂₂。