D30柴油机润滑系统优化设计开题报告
2021-03-23 23:08:23
1. 研究目的与意义（文献综述）
发动机作为车辆动力源，是一个集往复、回转、冲击等运动零件于一体的复杂的摩擦学系统。我们都知道，发动机工作时，摩擦表面以很高的速度作相对运动，金属表面之间的不仅增大发动机内部的功率消耗，使零部件工作表面迅速磨损；摩擦所产生的热量还可能使某些工作零件表面熔化，导致发动机无法正常运转。为了保证发动机的正常运转，必须对发动机各相对运动的表面进行润滑。润滑系统的基本任务就是将清洁的、具有一定压力的、温度适宜的机油不断供给运动零件的摩擦表面，使发动机能够正常工作。因此，提高发动机的减磨耐磨性能，即对发动机的润滑系统进行优化，是一项急需解决的事情。对发动机的润滑系统进行优化，准确计算摩擦表面所需的润滑油量，结合润滑油的温升、油压、油速的非线形方程得出最小循环油量，确保每个元件足够的润滑油量，对提高发动机的润滑性能是非常重要的，对减少发动机排放和提高燃油经济性也具有重要的意义。
早在70年代，德国工程师从润滑系统的角度出发，建立了润滑系统模型，并借助计算机进行大量的优化计算，同时结合试验验证，第一次从系统的角度进行发动机润滑系统的模拟设计，然后对系统性能功能指标进行分解，指导总成及零部件开发，自上而下，有的放矢，大大提高了润滑系统的开发水平和效率。这一方法随后迅速推广，尽管在实际应用过程中由于设计者的思考侧重点不同、应用软件工具不同导致模拟研究的重点不同，但都遵循“系统”设计这一理念。如美国通用汽车公司开发的一种往复式发动机摩擦与润滑分析综合软件包 FLARE，该软件使用液力学、混合和边界润滑模型模拟润滑现象，根据分析目标要求的复杂程度和精确度可灵活选择不同的分析等级。
而国内对发动机润滑系统的研究并不多，对发动机润滑系统的分析与研究主要集中在对润滑系统的某一摩擦副，如活塞环－缸套摩擦副、曲轴轴承摩擦副等，对发动机润滑系统整体特性的分析很少。传统的发动机开发一般将润滑系统的开发重点放在零部件的开发上，如机油泵开发、机油滤清器开发等在总成开发成功并在发动机整机装机后，再通过简单的油道压力等判断润滑系统性能。这种方法较为粗糙，优化改进效率低，且很难获得量化的参数而使得寻找优化的途径困难。近年来，以左正兴教授为首的北京理工大学和以毕小平教授为首的装甲兵工程学院都对发动机的润滑系统进行了大量研究并取得了一定成果。北京理工大学与国防科工委合作首次在国内开发了润滑系统流场仿真软件 DELSAS（Diesel Engine Lubrication System Analysis and Simulation） ，该软件可以针对不同型号发动机，建立相应的润滑系统网络模型作为分析对象，根据不同的润滑系统网络模型，经过仿真分析研究，得到不同结构、不同工况和不同给定参数条件下， 流场不同空间位置的特性数值。如今， 国外对润滑系统的仿真分析已日趋完善，各大公司都有自己开发的软件，借助软件可以精确地求出润滑系统内任何给定点的压力场、流量场等特性。而国内很多院校和科研机构对润滑系统的分析研究才刚刚起步，还没有非常成熟的仿真软件。
总之，随着对发动机的可靠性、寿命、排放、经济性等要求越来越高， 其摩擦磨损问题更加突出。要提高发动机的减磨耐磨性能，采用摩擦、磨损、润滑的理论，从系统的观点出发，分析影响零件磨损各因素，使设计出的发动机有更高可靠度、最佳经济性能及合理使用寿命。因此，本次设计主要针对发动机的润滑系统进行优化设计。
2. 研究的基本内容与方案
本次设计以四缸2.0L柴油机的润滑系统为设计原型，主要工作是先确定润滑系统的结构及工作原理，再进行润滑系统的各组成部件的设计及选型，得出润滑系统的主要参数及特性进行润滑系统的设计计算，最后进行优化设计。具体研究内容及步骤如下:
1.查阅文献资料。收集、阅读中外有关文献，了解国内外发动机润滑系统的发展现状与主要研究方向，加深对选题的认识，构思设计纲要框架。
2.润滑系统结构组成与工作原理的确定。发动机的润滑系统一般由机油盘、机油泵、机油滤清器、机油冷却器、润滑油道等组成，基本功能有润滑、冷却、清洗、封闭等。润滑系统在发动机上的具体位置随发动机的总体布置而定， 总的要求是要便于维护管理，机油容易添加，又能全部放尽。只有足够了解了润滑系统的结构与作用才能提出针对性的优化措施。
3.润滑系统各组成部件的设计与选型。发动机润滑系统零部件主要有机油泵、机油滤清器、机油冷却器、油底壳与集滤器等。掌握各零件的分类与工作原理根据发动机的需要以此确定其数据与型号。
4.确定润滑系统的主要参数及特性设计与确定。根据之前零件的型号确定发动机整个润滑系统在发动机上的构造与参数。检测在不同转速工况下（初步选定5个）各主要零件的压力与流量等，将结果与发动机正常运行的理论数据进行对比，检验各项参数能否较好的吻合以及误差大小，根据结果来确定需要改进的参数，从而对相应零件进行修改优化。
5.对润滑系统进行优化设计。根据初步检测暴露出的不足之处做出调整，改善零件后再对不同工况下的压力与流量进行测定，并与优化前数据进行对比，确定优化所能取得的效果，可以依此针对各零件进行优化改造，以达到最佳的效果，根据最后所得数据确定润滑系统。对优化后的润滑系统进行总结与评价。
进行该项设计的有利条件：进行了毕业实习，对发动机构造有了更为深刻的认识；可以在校图书馆进行所需资料的文献检索。
不利条件：相关的实验测定步骤不一定能在实验室完成，需要利用仿真软件进行模拟。
3. 研究计划与安排
| 周 次（时间） | 工 作 内 容 |
| 2016.12.29-2017.1.6 | 学生在系统中填写选题志愿，指导老师和学生双选。 |
| 毕业设计预备周 2017.1.9-2017.1.13 | 教师确定指导人选，对未选好导师的学生进行调剂分配。确定选题志愿、校内搜集资料、消化资料。 |
| 1-2（2.22~3.4） | 赴校外实习、搜集设计资料，并整理实习日记、实习报告。 |
| 3（3.6~3.10） | 提交实习报告书。查阅参考文献，文献检索摘要。 |
| 4（3.13~3.20） | 学生提交文献检索摘要。撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。 |
| 5~ 6（3.20 ~ 3.31） | 进行外文翻译，并提交外文翻译译文。 |
| 7~ 8（4.3~ 4.14） | 绘图，撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）。 |
| 9 ~ 11（4.17~ 5.5） | 撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类），绘图。 |
| 12（5.8 ~ .12） | 完成绘图，并完成网上提交毕业设计说明书 |
| 13（5.15 ~ 5.19） | 学生书面提交毕业设计说明书、图纸或论文，并打印成册。并书面提交答辩申请，并作答辩准备； |
| 14（5.22~ 5.26） | 教师审阅毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）和（图纸），审查确定学生答辩资格并予以公示。 |
| 15（5.29~ 6.2） | 毕业设计答辩。 |
4. 参考文献（12篇以上）
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【2】周恒昌.微型汽车462Q汽油发动机结构及设计特点(润滑系统)[D].汽车与配件,1992
【3】张伟旗.汽车发动机润滑系统故障诊断及维修技术研究[D].汽车零部件，2016
【4】童宝宏；桂长林；陈华；孙军；赵小勇.发动机润滑系统的研究与进展[D].车用发动机,2007
【5】树生.汽车保养之发动机润滑系统篇[D].汽车与安全, 2005
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【7】盛君.汽车发动机润滑系统及其保养[D].城市公共交通,2012
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【11】胡建双，曾祥伟.影响发动机润滑系统技术状态的因素分析[D].农机使用与维修,2008
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