车用柴油机功率密度和轻量化要求不断提高,往往导致发动机零部件的刚度不足,部件接触面之间产生微位移和微动磨损,对零部件和整机的可靠性产生较大影响。对一款车用柴油机,建立曲轴、轴瓦、螺栓、机体、连杆多体接触有限元模型,根据发动机运行工况,分析一个循环内的载荷和应力分布变化规律;结合微动磨损的Archard模型和微动疲劳的SWT(Smith,Watson and Topper)准则,分析机体-轴瓦的微动磨损和疲劳规律;考虑结构和材料参数的分散性,结合可靠性理论,得到微动损伤可靠性随时间的变化规律。结果表明第四主轴承下轴瓦侧面和第二主轴承上下瓦结合面分别是微动磨损和疲劳的危险点;微动磨损的可靠度下降要快于微动疲劳的可靠度。研究结果为提高整机的可靠性提供了建议和参考。

综合考虑活塞环表面形貌、弹性变形、运动面型线影响,建立柴油机活塞环-缸套摩擦副的弹性流体动压润滑计算模型,分析活塞环表面纹理方向及粗糙度大小对活塞环窜气及摩擦功耗的影响。研究发现,随着转速的提升,活塞的窜气量及摩擦功耗会加剧,导致发动机效率降低;活塞环-缸套摩擦副的表面纹理方向影响窜气量和摩擦功耗,采用活塞环横向纹理和缸套纵向纹理配合时,对活塞环窜气量及摩擦功耗的改善效果较好;活塞环和缸套的表面粗糙度对密封和润滑特性有较大影响,当缸套表面粗糙度增大时,窜气量先减小后增大,摩擦功耗先增大后减小,而在一定范围内,当活塞环表面粗糙度增大时,窜气量和摩擦功耗都减小。