２３０００９，Ｃｈｉｎａ）２一Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｍｏｄｅｒｎ ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｅａｒ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｐｉｓｔｏｎ ｒｉｎｇ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｓｏｍ ｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｔｈａｔ ｎｅｅｄ ｔｏ ｂｅ ｓｏｌｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｒｎ ａｌ ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ；Ｐｉｓｔｏｎ ｒｉｎｇ；Ｄｅｓｉｇｎ；Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ；Ｓｏｆｔｗａｒｅ
基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目（５１４９０６６０／５１４９０６６１），内燃机可靠性国家重点实验室开放基金 资助项 目（ｓｋｉｅｒ一２０１７０８）。 作者简介 ：黄祥 （１９９２一），男 ，硕士研究生 ，主要研究方 向为 内燃机现代设计理论与方法和摩擦学。 通讯作者 ：孙军 （１９６０一），男 ，教授 ，博士生导师 ，主要研究方 向为 内燃机现代设计理论与方法和摩擦学。
图 １为活 塞环 示 意 图 ，图 ２为 活塞 环 正 面投影 图 。从 图 １和图 ２可 以看 出 ，活 塞环 的基本 尺 寸主要 包 括公 称 直 径 Ｄ、开 口间隙 ｃ、径 向厚 度 和轴 向高 度 等 ｌ ３ｌ。在 活塞环 设 计 中 ，基 本 尺寸 一般 根据 内燃 机 类 型和 运转 条件 来 确定 。需 满 足 活塞 环 初始 弹力 要 求 ，并 保证 活塞 环 具有 足够 的高 温机 械 强度 和 耐
１．１ 活 塞环 的基本 设计 为 了使 内燃机的性能达到最佳 ，对活塞环质量
的要求 越 来越 高 。 因此 ，设 计 活塞 环 时 ，必 须对 活 塞 环 的断面 形状 进行 合 理 的设计 ，对 活塞 环 的 尺寸参 数 、材料 和 表面处 理 方式 等进 行恰 当 的选择１２］。 １．１．１ 活 塞环 的基 本尺 寸和 运动
Ｄ（ 一 ）
式 中 ：Ｅ为材料 弹性模 量 。 ２）最大 工作应 力 一
（１）
一 ＝ ０．４２５Ｅ
（２）
。
｝ ｒ
图 ２ 活 塞 环 正 面投 影
在 内燃 机 的工作 过 程 中 ，活 塞环 受 到气 体压 力 、 惯性 力 、自身 弹力 、摩擦 力 和润 滑油 膜压 力 等综 合作 用 ，其基 本运 动 主要包 括轴 向运 动 、径 向运 动和 回转 运动 等［４１。 １．１．２ 活塞环 的基本 形状
Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｄ ｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｐｉｓｔｏｎ Ｒｉｎｇ
Ｈｕａｎｇ Ｘｉａｎｇ ，Ｓｕｎ Ｊｕｎ ，Ｆｕ Ｙａｎｇｙａｎｇ ，Ｊｉａ Ｗ ｅｉ ｌ—Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ，
２一合肥 工业 大学 智 能制造 技 术研机 活 塞环 的设 计 方 法 、现代 设 计技 术 以及 内燃机 活塞 环 的润 滑 磨损 ，分析 了活 塞环 设计 软件 的开发 现状 ，讨 论 了活塞 环设 计过 程 中存 在 的 问题 ，对 活塞 环 未来 的设 计技 术进 行 了 展 望 。 关 键词 ：内燃 机 活塞 环 设 计 润 滑 软件 中图分 类 号 ：ＴＫ４０２ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：２０９５—８２３４（２０１８）０２—００８５—０６
活塞 环 的断面形 状 是活 塞 环结 构设 计 的重 要 内 容 之一 ，其 主 要 的设 计 要 求 是 ：增 强 密 封性 能 ，改善 磨 合 性能 ，提 高刮 油能 力 和提高 抗伤 性等 Ｉ ５ｌ。不 同断 面形 状活 塞环 的工 作性 能不 同 ，一 般根 据 活塞 环 的 工作条件 、位置和配组的具体要求选择 。基于早期矩 形 断面环 的改 进 ，目前 应用 的气 环 主要有 微 锥 面环 、 扭 曲 环 、锥 面环 、鼻 形 环 、桶 面 环 、梯 形 环 和 开 沟 环 等 ；油环 主要 有普 通槽 孔式 油环 、弹 簧胀 圈 油环 和钢 带组合 油环 等 。 １．１．３ 活塞环材 料及 表 面处理 方法
８６
小 型 内 燃 机 与 车 辆 技 术
第 ４７卷
磨 性 。
应 力之 间关 系 的处 理 ，一般 首先选 定平 均弹力 ｐｏ和 环 高 日，然 后调 整 开 口间隙 ｃ和厚 度 ，最 后 保证 活 塞 环 的最大 工作应 力 ～ 在 材料 的许 用值之 内。
１）平均 弹力 Ｐ
Ｐ。＝０．１４１Ｅ—
引 言
１ 活塞环设计分析
内燃 机作 为一 种 重要 的动力 装 置 ，广 泛应 用 在 汽 车 、工 程 机 械 、农 业 机 械 、船舶 和 内燃 机 机 车 等 领 域 。活塞 环是 内燃 机 的重要 零件 之一 ，其 工作 状况 对 内燃 机 的 动力 性 、经 济性 、排 放 性 能 、可 靠 性 和 使 用 寿命 等有着直接的影响。活塞环安装在活塞头部 的 活 塞环 槽 中 ，其 作 用 主要 包括 保持 气 密性 （密封 ）、控 制润滑油（控油 ）和传热（导热 ）等＿ｌｌ。随着 内燃机性能 的不 断 提高 ，对 活塞 环设计 的要 求 越来越 高 。正确 的 设计是活塞环高效率 、高性能和工作寿命长的基本 保证 。随着计 算机 及其 相关 技术 的进 步 ，内燃 机活 塞 环设计技术在逐步完善 ，对内燃机活塞环设计技术 的研 究 也在 不 断深入 。
第 ４７卷 第 ２期
小 型 内 燃 机 与 车 辆 技 术
２０ １ ８年 ４月
ＳＭＡＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＬ ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥ ＡＮＤ ＶＥＨＩＣＬＥ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ
· 综 述 ·
活塞环设计 的研 究现状与展望
Ｖｏ１．４７ ＮＯ．２ Ａｐｒ．２０１８
黄 祥 ’ 孙 军 ’ 付杨 杨 ’ 贾 卫 （１一合肥 工业 大学 汽车 与交 通工 程学 院 安徽 合 肥