基于貝殼表面形態的內燃機活塞仿生設計

吳波，叢茜，孫天宇，劉鴻濤，田為軍

(1. 吉林大學 工程仿生教育部重點實驗室和汽車仿真與控制國家重點實驗室，吉林 長春 130022； 2.長春工程學院 工程訓練中心，吉林 長春 130012； 3.長春祈健生物制品有限公司 工程維修部，吉林 長春 130012； 4.長春工程學院 水利與環境工程學院，吉林 長春 130012)

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基于貝殼表面形態的內燃機活塞仿生設計

吳波1，2，叢茜1，孫天宇3，劉鴻濤4，田為軍1

(1. 吉林大學 工程仿生教育部重點實驗室和汽車仿真與控制國家重點實驗室，吉林 長春 130022； 2.長春工程學院 工程訓練中心，吉林 長春 130012； 3.長春祈健生物制品有限公司 工程維修部，吉林 長春 130012； 4.長春工程學院 水利與環境工程學院，吉林 長春 130012)

摘要：內燃機活塞-缸套系統摩擦減小對節能減排產生巨大影響。以LX-2V型汽車內燃機為試驗母體。將貝殼表面的減阻、耐磨條紋形態應用于內燃機中的主要摩擦副—活塞裙部上。制定三水平三因素正交實驗方案。在裙部最惡劣工況下，對標準活塞和9個仿生活塞模型進行有限元接觸分析，得出三個最典型試驗指標，并將其對比研究。采用極差分析法進行試驗優化設計。最后，選取標準活塞、最優性能仿生活塞、最優組合活塞，進行內燃機耐久性臺架試驗。結果表明:仿生活塞在卸載活塞回油孔集中應力和減阻、耐磨性能均高于標準活塞；仿生活塞平均磨損量較標準活塞減小了42.9%；仿生活塞平均氣缸壓力變化率較標準活塞平穩性提高了50.2%。

關鍵詞：內燃機；仿生活塞；毛蚶；正交試驗；有限元分析；……