一种活塞、活塞外圆截面优化方法和活塞型线优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种活塞，该活塞的外圆型线为中凸三维曲线，即活塞外圆型线采用三维空间曲线设计方法和原理，并且，活塞采用型线倾斜的方法，既活塞各椭圆截面的长轴不在同一平面内，型线为一三维空间曲线，非常契合缸套失圆变形其各截面变形长轴不在同一平面内，彼此之间存在一定角度的情况，因此，本发明所提供的活塞为当缸套失圆变形其各截面长轴不在同一平面内的时候，设计的相应的活塞外圆，以间隙配缸间隙，且使其间隙量更均匀，从而获得优异的活塞性能。从而适应缸套的失圆，获得更小的配缸间隙，并且，间隙距离更均匀，形成润滑油膜质量更高。本发明还公开了一种实现上述活塞制作的活塞外圆截面优化方法和活塞型线优化方法。
【专利说明】一种活塞、活塞外圆截面优化方法和活塞型线优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机活塞【技术领域】，特别涉及一种活塞、活塞外圆截面优化方法和活塞型线优化方法。
【背景技术】
[0002]为了满足未来汽车的要求，发动机强化程度日益提高，活塞所承受的负荷也日益严峻，并且随着发动机排放、噪声等要求的不断提高，活塞与缸套的配缸间隙设计越来越小，缸套在工作条件和非工作条件等因素的影响下，其内孔轴线方向和横截面的圆周方向出现径向尺寸不均匀性波动，既缸套的失圆变形。
[0003]目前，活塞外圆型面设计与活塞内腔、销座形状、内冷油道、燃烧室等的布局有关。其热量非均匀梯度变化分布，从而引起活塞壁各位置材料的热膨胀量不同；受燃气交变压力以及活塞销的惯性推力，从而产生应力变形；为了适应缸套的变形，从而主动设计了匹配性变形；各种形变叠加在一起，从而成为活塞冷态下的设计型面。
[0004]因此，活塞裙部外圆型面设计时横向一般呈椭圆；纵截面方向为中凸鼓形。各个截面的椭圆长轴在同一平面内，把所有的长轴端点连接起来，既构成活塞外圆的型线。
[0005]在现有技术方案中，活塞型线为一平面中凸曲线，活塞各截面椭圆型值点的笛卡尔坐标值表示为如下参数方程:
Xni = RniXcosiej)'
[0006]yni = Rni XCos(Oi) >
ζ.= h.[0007]其中:
[0008]Θ j——各截面i等分处角度；
[0009]Rni—第η个截面上第i等分处的活塞椭圆半径长度；
[0010]hni—第η个截面上第i等分处的活塞外圆型值点高度；
[0011]Xni—第η个截面上第i等分处的活塞外圆型值点的X轴坐标值；
[0012]yni—第η个截面上第i等分处的活塞外圆型值点的y轴坐标值；
[0013]Zni—第η个截面上第i等分处的活塞外圆型值点的ζ轴坐标值；
[0014]该方法生成的活塞裙部椭圆截面俯视图如图4所示(半径减量放大100倍),请参考图4，图4现有技术中活塞裙部椭圆截面俯视图。`
[0015]由于现有活塞裙部截面椭圆长轴都在一个平面内，而缸套失圆变形有时实际情况并非如此，其各截面变形长轴不在同一平面内，彼此之间存在一定角度，请参考图3，图3为缸套不同部位变形示意图，可以看到，缸套的上部、下部和中部的变形量是不同的。因此，在这种情况下，活塞外圆设计采用现有技术，势必增大活塞与缸套的配缸间隙，而且工作时间隙量大小不同。
[0016]因此，如何提供一种活塞，以适应缸套的失圆，获得更小的配缸间隙，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0017]本发明的目的是提供一种活塞，以适应缸套的失圆，获得更小的配缸间隙；本发明的另一目的是提供一种实现上述活塞制作的活塞外圆截面优化方法和活塞型线优化方法。
[0018]为解决上述技术问题，本发明提供如下方案:
[0019]一种活塞，该活塞的截面椭圆型值点为如下参数方程:
[0020]
【权利要求】
1.一种活塞，其特征在于，该活塞的截面椭圆型值点为如下参数方程: 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截面长轴偏移角度； Θ 2一已知第2截面长轴偏移角度； θ η一第η个截面长轴偏移角度； 4一已知第I偏移长轴截面的高度； h2—已知第2偏移长轴截面的高度； h—Hη个偏移长轴截面的高度； Θ i一各截面长轴偏移前的i等分处角度； Rn1-H η个偏移长轴截面上第i等分处偏移前的活塞椭圆半径长度； hni—第η个偏移长轴截面上第i等分处偏移前的活塞外圆型值点高度； Xn1-H η个偏移长轴截面上第i等分处的活塞外圆型值点的X轴坐标值； Yn1-H η个偏移长轴截面上第i等分处的活塞外圆型值点的y轴坐标值；` Zn1-H η个偏移长轴截面上第i等分处的活塞外圆型值点的ζ轴坐标值。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，该活塞的外圆型线为一倾斜直线投影在外圆上的投影线，所述倾斜直线的起始点到终止点的角度差为5° -60°。
3.一种活塞型线优化方法，其特征在于，根据如下参数方程进行建模，该方程为: θ =f^x(d)
K — h2 其中， θ I一已知第I截面长轴偏移角度； Θ 2一已知第2截面长轴偏移角度； θ η一第η个截面长轴偏移角度； 4一已知第I偏移长轴截面的高度； h2—已知第2偏移长轴截面的高度； h—Hη个偏移长轴截面的高度。
4.一种活塞外圆截面优化方法，其特征在于，根据如下参数方程进行建模，该方程为: 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截面长轴偏移角度；Θ 2一已知第2截面长轴偏移角度；θ η一第η个截面长轴偏移角度；4一已知第I偏移长轴截面的高度；h2—已知第2偏移长轴截面的高度；h—Hη个偏移长轴截面的高度；Θ i一各截面长轴偏移前的i等分处角度；Rn1-H η个偏移长轴截面上第i等分处偏移前的活塞椭圆半径长度；hni—第η个偏移长轴截面上第i等分处偏移前的活塞外圆型值点高度；Xn1-H η个偏移长轴截面上第i等分处的活塞外圆型值点的X轴坐标值；Yn1-H η个偏移长轴截面上第i等分处的活塞外圆型值点的y轴坐标值；Zn1-H η个偏移长轴截面上第i等分处的`活塞外圆型值点的ζ轴坐标值。
【文档编号】F02F3/00GK103485923SQ201310475474
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月12日 优先权日:2013年10月12日
【发明者】刘明晖, 刘鹏展, 杨志勇, 王奕澍, 巢涛 申请人:湖南江滨机器（集团）有限责任公司