随着资源的消耗和对节能减排要求的日益提高,发动机作为应用最广泛的动力机械,正朝着高效率、高速化和动力性强等方向发展。然而,发动机工作过程中频频出现的润滑失效、过度磨损和疲劳损坏等问题却成为了制约发动机技术发展的主要因素。活塞–缸套系统是发动机的核心组成部分,其性能的好坏直接影响着发动机的工作稳定性、安全性与经济性。为了进一步改善发动机的性能,提高其工作的可靠性,并且实现高效率的动力传递,活塞–缸套系统必须具备良好的动力学与摩擦学特性。为此,本论文立足于教育部留学回国人员启动基金(教外司留[2011]1568号)和重庆市教委项目(KJ08A11),综合考虑到缸套振动和活塞窜动等的影响,开展了发动机活塞–缸套系统的动力学与摩擦学耦合性能研究。主要研究内容如下:论文首先建立了活塞二阶运动模型、缸套振动模型以及活塞裙流体润滑模型,模型中充分考虑了粗糙度、弹性变形、接触等因素的影响。在此基础上,采用Broyden算法,利用Fortran开发数值计算程序对各数学模型进行了耦合求解,得到了缸套振动响应、活塞偏摆运动、活塞裙膜厚变化及活塞裙摩擦功耗等特性。结果表明,计入缸套振动后,活塞横向运动速度、油膜厚度均出现波动,活塞裙摩擦功耗增加。接着,在前面所开展工作的基础上,充分研究了发动机工况及缸套振动参数(刚度k、阻尼c、质量m)对活塞二阶运动、缸套振动以及活塞裙润滑性能的影响规律。研究结果表明,在各转速下,缸套振动、活塞二阶运动及活塞裙油膜厚度在做功冲程波动最为厉害,随着刚度k、阻尼c和质量m的增加,波动性减弱。最后,本论文还考虑了活塞的轴向窜动,建立了活塞的三维分析模型。同时,改进了缸套的动力学模型,建立了缸套的二自由度振动模型,并修正了油膜厚度公式。基于所建立的模型,对活塞的窜动特性进行了求解,并研究了发动机转速n、活塞销偏心距pc、润滑油粘度?以及连杆比?对活塞窜动、缸套振动和活塞裙润滑性能的影响。结果表明,活塞窜动量可以达到微米级,与膜厚量级相当;活塞窜动会导致油膜压力沿?方向(承载角方向)呈不对称分布;活塞窜动会导致平均油膜厚度减小,增大活塞与缸套的接触概率,增大活塞裙部的摩擦功耗。