连杆小头衬套表面织构化润滑特性研究

摘要

连杆小头衬套是活塞和连杆的重要连接部件，负担着连杆自身的惯性力和气缸爆发的压力。连杆小头衬套采用飞溅润滑，润滑环境十分恶劣，改善衬套的润滑性能对连杆衬套的研制和使用有着深远的意义。
　　本文通过建立衬套的三维流体动力润滑模型，对衬套内润滑油的流动进行了 CFD仿真分析，对比分析了矩形凹槽织构在三维流场内对衬套润滑性能的影响。同时在径向滑动轴承表面设计轴对称分布的矩形凹槽织构，基于雷诺方程建立其有限长径向滑动轴承动压润滑模型，研究织构参数对滑动轴承承载能力和摩擦阻力系数的影响。
　　结果分析表明，分布有一定矩形凹槽织构数的衬套的油膜承载力得到较好的提升，油膜承载力随织构数目增加呈线性增大趋势，织构在衬套内分布的位置对油膜压力的影响较大，合理选用参数可以明显改善轴承润滑性能。润滑油在衬套内的周向流动受矩形凹槽数目影响较小，凹槽织构可以储存一定量的润滑油，减少衬套润滑油的端泄量，流量会随矩形凹槽织构的数目增加而减小。带矩形凹槽的全织构轴承相对光滑轴承具有更好的承载性能，但织构对摩擦阻力系数的降低影响微弱；随织构宽度的增大，承载力增加，但相应的摩擦阻力也会随之增大，存在最优织构宽度使轴承在较小的摩擦力下，获得更大的承载力。矩形凹槽的参数对衬套润滑性能具有重要的影响，合理选用参数可以明显改善衬套润滑性能，可作为连杆小头衬套结构设计，尤其是润滑结构设计的主要依据。

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1.绪论

1.1 选题依据和背景情况

1.2 论文研究目的和意义

1.3 表面织构改善摩擦学性能的国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

2. 连杆小头衬套的工作特性

2.1 连杆小头衬套的结构组成

2.2 连杆小头衬套的润滑方式和润滑状态

2.3 连杆小头衬套失效形式

2.4 连杆小头的运动

2.5 受力分析

2.6 相关载荷的计算

2.7 本章小结

3. 连杆小头衬套动压润滑理论

3.1 衬套油膜压力形成原理

3.2 流体动压轴承润滑分析控制方程

3.3 雷诺方程

3.4 CFD流体仿真基础

3.5 本章小结

4 矩形凹槽织构单元参数对二维流场动压润滑性能的影响

4.1小头衬套矩形凹槽织构几何模型

4.2 油膜有限元模型的建立

4.3 仿真计算与分析

4.4 本章小结

5. 织构化连杆小头衬套润滑三维流场分析

5.1 衬套润滑流域的几何建模与网格划分

5.2 油膜网格质量检查与边界条件设定

5.3 求解器设置

5.4 计算结果分析

5.5 基于雷诺方程的滑动轴承织构润滑

5.6 本章小结

6.结论与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢