專利名稱：一種活塞及其裙部截面形狀的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機活塞技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種外圓截面曲線光滑的活塞及其裙 部截面形狀的優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
為了滿足未來汽車的要求，發(fā)動機強化程度日益提高，活塞所承受的負(fù)荷也日益 嚴(yán)峻，對活塞外圓形狀的要求也逐步提高，活塞外圓橫截面形狀因種種因素的影響變得復(fù) 雜起來，如不對稱橢圓、局部偏心橢圓、數(shù)次偏心及疊加橢圓等等，而國內(nèi)對活塞橫截面形 狀設(shè)計與加工研究不足，造成國內(nèi)在活塞橫截面形狀的設(shè)計與加工上存在很大的局限性。另外，對于外圓形狀復(fù)雜的活塞往往通過逐點調(diào)整進(jìn)行控制，造成在加工過程中， 調(diào)整困難和曲率變化帶來的尺寸的波動，在對活塞要求日益提高的今天，將存在著嚴(yán)重的 質(zhì)量隱患?；钊趦?nèi)燃機里的作用主要是傳遞力、密封、導(dǎo)向和傳熱?；钊共拷孛嬖趯嶋H工 作時最理想的狀態(tài)是趨近于圓，這樣能更好的與缸套貼合，完成均壓承力和導(dǎo)向等作用?；钊诟邷亍⒏邏?、高速的環(huán)境下工作，由于受到機械應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用， 活塞就會產(chǎn)生變形。這樣在活塞設(shè)計時，需要把活塞外圓設(shè)計成非圓形狀，以彌補機械變 形、熱變形產(chǎn)生的形變?；钊鈭A截面的數(shù)學(xué)模型有偏心圓、標(biāo)準(zhǔn)橢圓、二次橢圓以及偏心圓弧與正矢曲
獲纟口 口寸。如

圖1所示，數(shù)學(xué)模型為偏心圓的活塞外圓截面為兩圓弧段加上兩偏心圓弧段組 成，通過采用偏心車削得到近似橢圓。其關(guān)系式為偏距 ε = Δ/(1-cos (0. 5 Φ))；偏心圓半徑R = (0. 5D1+ ε )-Δ。其中，Δ為標(biāo)準(zhǔn)圓到偏心圓的距離；Φ為偏心圓起點與終點的夾角。如附圖2所 示，數(shù)學(xué)模型為標(biāo)準(zhǔn)橢圓的活塞外圓截面為正矢曲線橢圓。(l-cos2a);在上式中，橢圓度=a-b ;AD = a-c (直徑減薄量)；其中，a為橢圓長軸；b為橢圓短軸；α為截面角度(截面處與長軸的夾角)；c為截面角度為α處的橢圓兩點間的距離。如圖3所示，數(shù)學(xué)模型為二次橢圓的活塞外圓截面為橢圓時，在α = 士45°進(jìn)行 修正，可加厚，也可減薄，則得到二次橢圓截面。
△D= △D1 ± △D2，其中，
權(quán)利要求
1.一種活塞，其特征在于，該活塞的截面曲線為如下類橢圓直徑變量參數(shù)方程
2.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，該活塞的截面曲線的偏心段為一個變量橢 圓線，其方程為
3.一種活塞裙部截面形狀的優(yōu)化方法，其特征在于，根據(jù)如下類橢圓直徑變量參數(shù)方 程進(jìn)行建模，該方程為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種活塞，該型面的截面曲線為如下類橢圓直徑變量參數(shù)方程其中，-第n條曲線與其上一曲線的徑向最大間距；α-截面與橢圓長軸的角度；J-曲線的起點與橢圓長軸的夾角；J′-曲線的終點與橢圓長軸的夾角；μ′-變量系數(shù)，ΔD-類橢圓直徑變量。本發(fā)明由于采用的方程為的簡諧曲線，擁有較小的最大加速度和有限的階躍值，有連續(xù)的位移、速度和加速度曲線特征。加速度小可以減小動態(tài)負(fù)荷，減輕刀具進(jìn)給系統(tǒng)的高速響應(yīng)要求，提高切削時的工作轉(zhuǎn)速；有限的躍度能提高系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性；位移曲線、速度曲線和加速度曲線的連續(xù)，可以避免切削過程的剛性沖擊和柔性沖擊。本發(fā)明還提供了一種活塞裙部截面形狀的優(yōu)化方法。
文檔編號F02F3/00GK102094723SQ20111006673
公開日2011年6月15日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者劉明暉, 唐建萍, 廖君慧, 王奕澍 申請人:湖南江濱機器(集團)有限責(zé)任公司