精密制造對發(fā)動機(jī)摩擦特性的影響研究.pdf

1、發(fā)動機(jī)的摩擦特性直接影響著發(fā)動機(jī)的性能和壽命。發(fā)動機(jī)摩擦特性的好壞,除受到潤滑系統(tǒng)性能的直接影響外,還與發(fā)動機(jī)各摩擦副表面的加工尺寸和精度有密切的關(guān)系。隨著中國汽車市場的迅速發(fā)展,發(fā)動機(jī)的本土化生產(chǎn)已然成為趨勢。然而,由于發(fā)動機(jī)設(shè)計與生產(chǎn)過程的互相脫節(jié),本土化發(fā)動機(jī)性能良莠不齊,即使同一批次發(fā)動機(jī)的性能其一致性也無法保證。究其原因,一是盲目按照圖紙生產(chǎn)但是其制造水平無法達(dá)到設(shè)計要求,零部件尺寸公差分配不合理,導(dǎo)致發(fā)動機(jī)摩擦性能波動過大,

2、廢品率較高;二是對零部件尺寸公差與發(fā)動機(jī)性能一致性的關(guān)系認(rèn)識淡薄,一味地追求降低成本,因而盲目地擴(kuò)大尺寸公差以降低制造要求。如何建立發(fā)動機(jī)加工精度與摩擦功波動的關(guān)系,并通過對發(fā)動機(jī)摩擦副關(guān)鍵尺寸的公差控制降低發(fā)動機(jī)摩擦功的波動,進(jìn)而在降低生產(chǎn)成本的同時,使發(fā)動機(jī)性能穩(wěn)定性得以提升,是本文所要研究的課題。
　　本文首先建立發(fā)動機(jī)性能仿真模型用以考察發(fā)動機(jī)摩擦功的變化對發(fā)動機(jī)性能,包括扭矩、功率和燃油消耗率的影響。然后采用基于多體動力

3、學(xué)(MBD)的方法,對發(fā)動機(jī)摩擦功最重要的兩組摩擦副:活塞組和曲軸系,獲得其詳細(xì)的摩擦性能。在考察摩擦性能的過程中,利用拉丁超立方采樣(LHS)方法進(jìn)行實驗設(shè)計(DOE),從活塞組和曲軸系眾多參數(shù)中分別篩選出5個和2個最重要的尺寸參數(shù)作為公差優(yōu)化分配的設(shè)計變量,并對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行尺寸鏈的分析和公差等級劃分。而后利用Kriging插值估計方法分別建立活塞組和曲軸系摩擦功波動近似模型;同時,在二級模糊綜合評判方法的基礎(chǔ)上建立尺寸公差的成本模型

4、。在此基礎(chǔ)上采用遺傳算法(GA),利用摩擦功波動近似模型和成本模型對關(guān)鍵加工尺寸公差進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計,得出關(guān)鍵加工尺寸的最優(yōu)公差分配方案。優(yōu)化結(jié)果使活塞組摩擦功波動降低了42.85％,曲軸系的摩擦功波動降低了32.09%。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括:1)將發(fā)動機(jī)生產(chǎn)設(shè)計的尺寸公差與發(fā)動機(jī)性能包括功率、扭矩和燃油消耗率通過發(fā)動機(jī)摩擦功這一關(guān)鍵中間指標(biāo)聯(lián)系起來;2)從尺寸公差出發(fā),考察了發(fā)動機(jī)性能一致性差的原因;3)通過優(yōu)化尺寸公差分配