一種活塞、活塞外圓截面優(yōu)化方法和活塞型線優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種活塞，該活塞的外圓型線為中凸三維曲線，即活塞外圓型線采用三維空間曲線設(shè)計方法和原理，并且，活塞采用型線傾斜的方法，既活塞各橢圓截面的長軸不在同一平面內(nèi)，型線為一三維空間曲線，非常契合缸套失圓變形其各截面變形長軸不在同一平面內(nèi)，彼此之間存在一定角度的情況，因此，本發(fā)明所提供的活塞為當(dāng)缸套失圓變形其各截面長軸不在同一平面內(nèi)的時候，設(shè)計的相應(yīng)的活塞外圓，以間隙配缸間隙，且使其間隙量更均勻，從而獲得優(yōu)異的活塞性能。從而適應(yīng)缸套的失圓，獲得更小的配缸間隙，并且，間隙距離更均勻，形成潤滑油膜質(zhì)量更高。本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)上述活塞制作的活塞外圓截面優(yōu)化方法和活塞型線優(yōu)化方法。
【專利說明】一種活塞、活塞外圓截面優(yōu)化方法和活塞型線優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機活塞【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種活塞、活塞外圓截面優(yōu)化方法和活塞型線優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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，并且隨著發(fā)動機排放、噪聲等要求的不斷提高，活塞與缸套的配缸間隙設(shè)計越來越小，缸套在工作條件和非工作條件等因素的影響下，其內(nèi)孔軸線方向和橫截面的圓周方向出現(xiàn)徑向尺寸不均勻性波動，既缸套的失圓變形。
[0003]目前，活塞外圓型面設(shè)計與活塞內(nèi)腔、銷座形狀、內(nèi)冷油道、燃燒室等的布局有關(guān)。其熱量非均勻梯度變化分布，從而引起活塞壁各位置材料的熱膨脹量不同；受燃?xì)饨蛔儔毫σ约盎钊N的慣性推力，從而產(chǎn)生應(yīng)力變形；為了適應(yīng)缸套的變形，從而主動設(shè)計了匹配性變形；各種形變疊加在一起，從而成為活塞冷態(tài)下的設(shè)計型面。
[0004]因此，活塞裙部外圓型面設(shè)計時橫向一般呈橢圓；縱截面方向為中凸鼓形。各個截面的橢圓長軸在同一平面內(nèi)，把所有的長軸端點連接起來，既構(gòu)成活塞外圓的型線。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)方案中，活塞型線為一平面中凸曲線，活塞各截面橢圓型值點的笛卡爾坐標(biāo)值表示為如下參數(shù)方程:
Xni = RniXcosiej)'
[0006]yni = Rni XCos(Oi) >
ζ.= h.[0007]其中:
[0008]Θ j——各截面i等分處角度；
[0009]Rni—第η個截面上第i等分處的活塞橢圓半徑長度；
[0010]hni—第η個截面上第i等分處的活塞外圓型值點高度；
[0011]Xni—第η個截面上第i等分處的活塞外圓型值點的X軸坐標(biāo)值；
[0012]yni—第η個截面上第i等分處的活塞外圓型值點的y軸坐標(biāo)值；
[0013]Zni—第η個截面上第i等分處的活塞外圓型值點的ζ軸坐標(biāo)值；
[0014]該方法生成的活塞裙部橢圓截面俯視圖如圖4所示(半徑減量放大100倍),請參考圖4，圖4現(xiàn)有技術(shù)中活塞裙部橢圓截面俯視圖。`
[0015]由于現(xiàn)有活塞裙部截面橢圓長軸都在一個平面內(nèi)，而缸套失圓變形有時實際情況并非如此，其各截面變形長軸不在同一平面內(nèi)，彼此之間存在一定角度，請參考圖3，圖3為缸套不同部位變形示意圖，可以看到，缸套的上部、下部和中部的變形量是不同的。因此，在這種情況下，活塞外圓設(shè)計采用現(xiàn)有技術(shù)，勢必增大活塞與缸套的配缸間隙，而且工作時間隙量大小不同。
[0016]因此，如何提供一種活塞，以適應(yīng)缸套的失圓，獲得更小的配缸間隙，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的是提供一種活塞，以適應(yīng)缸套的失圓，獲得更小的配缸間隙；本發(fā)明的另一目的是提供一種實現(xiàn)上述活塞制作的活塞外圓截面優(yōu)化方法和活塞型線優(yōu)化方法。
[0018]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下方案:
[0019]一種活塞，該活塞的截面橢圓型值點為如下參數(shù)方程:
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種活塞，其特征在于，該活塞的截面橢圓型值點為如下參數(shù)方程: θη = Y-T1-X (K - ^)+ O1
Xni = R,“ X cos( Θ: + θ? ) >
yni = Rlli X cos( θ, +θ?)
ζ.— h.1Tit, 其中: θ I一已知第ι截面長軸偏移角度； Θ 2一已知第2截面長軸偏移角度； θ η一第η個截面長軸偏移角度； 4一已知第I偏移長軸截面的高度； h2—已知第2偏移長軸截面的高度； h—Hη個偏移長軸截面的高度； Θ i一各截面長軸偏移前的i等分處角度； Rn1-H η個偏移長軸截面上第i等分處偏移前的活塞橢圓半徑長度； hni—第η個偏移長軸截面上第i等分處偏移前的活塞外圓型值點高度； Xn1-H η個偏移長軸截面上第i等分處的活塞外圓型值點的X軸坐標(biāo)值； Yn1-H η個偏移長軸截面上第i等分處的活塞外圓型值點的y軸坐標(biāo)值；` Zn1-H η個偏移長軸截面上第i等分處的活塞外圓型值點的ζ軸坐標(biāo)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，該活塞的外圓型線為一傾斜直線投影在外圓上的投影線，所述傾斜直線的起始點到終止點的角度差為5° -60°。
3.一種活塞型線優(yōu)化方法，其特征在于，根據(jù)如下參數(shù)方程進(jìn)行建模，該方程為: θ =f^x(d)
K — h2 其中， θ I一已知第I截面長軸偏移角度； Θ 2一已知第2截面長軸偏移角度； θ η一第η個截面長軸偏移角度； 4一已知第I偏移長軸截面的高度； h2—已知第2偏移長軸截面的高度； h—Hη個偏移長軸截面的高度。
4.一種活塞外圓截面優(yōu)化方法，其特征在于，根據(jù)如下參數(shù)方程進(jìn)行建模，該方程為: Θ =f^X(/7"-/?1)+0
/?丨-h2
Xni = Rni X COS( Oi +Θ,,) >
Vni = Rn, X COS( Oj +0fl) Zni = ^ni,其中:θ I一已知第I截面長軸偏移角度；Θ 2一已知第2截面長軸偏移角度；θ η一第η個截面長軸偏移角度；4一已知第I偏移長軸截面的高度；h2—已知第2偏移長軸截面的高度；h—Hη個偏移長軸截面的高度；Θ i一各截面長軸偏移前的i等分處角度；Rn1-H η個偏移長軸截面上第i等分處偏移前的活塞橢圓半徑長度；hni—第η個偏移長軸截面上第i等分處偏移前的活塞外圓型值點高度；Xn1-H η個偏移長軸截面上第i等分處的活塞外圓型值點的X軸坐標(biāo)值；Yn1-H η個偏移長軸截面上第i等分處的活塞外圓型值點的y軸坐標(biāo)值；Zn1-H η個偏移長軸截面上第i等分處的`活塞外圓型值點的ζ軸坐標(biāo)值。
【文檔編號】F02F3/00GK103485923SQ201310475474
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】劉明暉, 劉鵬展, 楊志勇, 王奕澍, 巢濤 申請人:湖南江濱機器（集團）有限責(zé)任公司