周李洪

摘要：活塞外圆摩擦副自由曲面，形状复杂，三维数据拟合精度的高低，关系到活塞CAE分析结果的准确性和CAM制造的符合性。本文提出了以螺旋拟合数据的理论方法，代替环形数据拟合的方法，解决了变椭圆活塞型面的仿真建模精度问题，最后得到呈直线的外圆直径缩减量包络线，使得设计工作得到优化。

关键词：活塞;仿真;拟合;优化

0  引言

活塞工作环境恶劣，受力复杂，受热量呈非均匀梯度变化，且活塞壁不同位置结构、厚薄不一，导致活塞各位置热膨胀量不同，加之燃气交变压力和活塞销的惯性推力作用，活塞产生复杂的应力变形。为了主动适应这种复杂的变形，活塞型面设计时要做匹配性变形考虑，主动设计抗咬合间隙变形型面和各种微量形变，从而成为冷态下活塞设计型面。本文主要研究如何优化活塞鼓型外圆摩擦副仿真拟合，以期最大限度逼近实际数值。

1  活塞鼓形外圆基本构成

柴油机活塞的外圆摩擦副型线在纵向由不同规律曲线组成，基本组成有裙部中凸鼓形段、环岸段和火力岸段，横向截面有椭圆段、面窗段等。中凸变椭圆型面是一种非常典型和常用的结构，各个截面的缩减量累计呈现鼓形，每个截面的椭圆变化量呈线性连续变化。

1.1 活塞外圆横截面基本类型

横截面类型一般有圆、一次椭圆、二次椭圆、偏心椭圆、不对称椭圆、梅花椭圆、其它类椭圆等。其中二次椭圆截面应用最广，其径向直径减量如式（1）所示。……