随着内燃机排放的要求越来越严格,乘用车汽油机将向高升功率、小型化、增压直喷的方向发展,这对活塞的轻量化研究提出更高的要求和挑战。为进一步对汽油机活塞进行优化设计,综合考虑其温度、强度及结构,针对某汽油机活塞轻量化工程问题,进行了该活塞的参数化设计及热机耦合分析,并基于ISIGHT多岛遗传算法建立优化设计方案。优化结果表明壁厚从7.00 mm变成6.23 mm,顶厚从7.00 mm变成6.82 mm,火力岸高度从6.30 mm变成6.96 mm,最大应力略有增加,且在材料强度极限内,质量从111.95 g变成101.13 g,总质量减少9.7%,达到了轻量化的目的。

为了改善转子式高压供油泵的润滑问题,建立主轴关键润滑部位的仿真模型。基于弹流润滑和计算流体力学理论,通过Fluent与MATLAB两种仿真软件分别计算流体压力,并对比两种仿真软件计算出的油膜压力值。通过Workbench平台搭建双向流固耦合计算模型,计算不同表面粗糙度、工作转速、润滑油黏度对弹流润滑的影响。结果表明主轴转速和润滑油黏度增加都会使油膜压力和主轴的形变量显著增加,使润滑环境更恶劣;在不考虑多相流的情况下,表面粗糙度对润滑的影响较小。主轴的表面粗糙度增大对润滑油的流动具有阻滞作用,可以降低油膜压力,缓解主轴产生的形变,但效果不明显。