(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210640031.8 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 辽宁工程技术大学 地址 123000 辽宁省阜新市细河区中华路 47号 (72)发明人 于英华　朱华杰　沈佳兴　张兴元　 阮文新　 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种特形微织构缸套及其优化设计方法 (57)摘要 本发明提供了一种特形微织构缸套及其优 化设计方法， 包括： 缸套； 在缸套内表面上设置有 椭圆开口偏 置类抛物线微织构， 且椭圆开口偏置 类抛物线微织构的尺寸和空间分布参数可根据 稳定发动机转速下缸套位置的不同而变化； 结合 响应面和模拟退火算法对缸套表面微织构的长 半轴、 短半轴、 偏置量、 深度和面积占有率进行优 化设计， 得到摩擦系数最小、 承载压强最大的最 优微织构参数。 此外， 本发明在缸套表面加工的 最优微织构能够储存一部分润滑油， 提高油膜承 载力， 改善摩擦副润滑减摩性能， 极大提高了机 械效率， 延长 了发动机 工作寿命。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114912225 A 2022.08.16 CN 114912225 A 1.一种特形微织构缸套及其优化设计方法， 包括缸套本体 （1） ， 其特征在于， 所述缸套 本体 （1） 内表面上设置有椭圆开口偏置类抛物线微织构， 且椭圆开口偏置类抛物线微织构 的尺寸和空间分布参数可根据稳定发动机转速下缸套位置的不同而变化， 以满足发动机运 行过程中对不同缸套位置摩擦磨损性能的差异性要求， 包括如下步骤： 步骤1： CFD仿真边界条件的确定： 根据所要织构区域在发动机缸套中的位置， 选取用于 CFD分析的压力和速度； 步骤2： 未织构缸套CFD仿真： 为了与最优微织构参数模型的摩擦磨损性能对比， 建立相 应未织构缸套模型进行CFD仿真 分析并得到其摩擦系数和承载压强； 步骤3： 试验设计： 采用中心复合试验设计方法得到后续优化设计的试验设计表； 步骤4： 带织构缸套CFD仿真： 按照试验设计表依次进行CFD仿真分析并得到各试验组的 摩擦系数和承载压强； 步骤5： 建立优化数学模型： 根据试验设计表建立以摩擦系数最小、 承载压强最大为目 标的缸套表面 微织构优化数 学模型； 步骤6： 表面最优微织构参数的确定： 根据建立的优化数学模型并结合模拟退火算法进 行优化设计， 得到最优微 织构的长半轴 、 短半轴、 偏置量、 深度和面积占有率。 2.根据权利要求1所述的一种特形微织构缸套及其优化设计方法， 其特征在于， 椭圆开 口偏置类抛物线微织构长半轴 a的取值范围为200 ~400 ； 短半轴b的取值范围为40 ~200 ； 偏置量c的取值范围为0 ~75 ； 深度d的取值范围为15 ~60 ； 面积 占有率e的取值范围为0.1~0.7。 3.根据权利要求1所述的一种特形微织构缸套及其优化设计方法， 其特征在于， 采用 CFD方法对微织构缸套进行分析能更准确的模拟缸套工作环境， 从而得到基于服役条件的 缸套本体 （1） 表面 微织构参数。 4.根据权利要求1所述的一种特形微织构缸套及其优化设计方法， 其特征在于， 所述步 骤2取内径D为102mm的未织构缸套本体 （1） 、 外径 为101.99mm的活塞环 （2） 沿圆周方向以 进行切分 建模， 轴向长度为1.8m m； 进行CFD仿真 分析得到其摩擦系数和承载压强。 5.根据权利要求1所述的一种特形微织构缸套及其优化设计方法， 其特征在于， 所述步 骤3采用中心复合试验设计方法得到包含椭圆开口偏 置类抛物线微织构 长半轴a、 短半轴b、 偏置量c、 深度d和面积占有率 e的五因素五水平实验设计表； 微织构的面积占有率 e如下公式所示： (1) 其中：e为微织构的面积占有率， %； W为微织构控制体的宽度， 单位 ；H为微织构控制 体的高度， 单位 。 6.根据权利要求1所述的一种特形微织构缸套及其优化设计方法， 其特征在于， 所述步 骤4取内径D为102mm的缸套本体 （1） 和外径 为101.99mm的活塞环 （2） 沿圆周方向以能够保 证完整微织构的角 度 进行切分建模， 轴向长度为1.8mm； 依次进行CFD仿真分析得到各组 摩擦系数和承载压强。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114912225 A 27.根据权利要求1所述的一种特形微织构缸套及其优化设计方法， 其特征在于， 所述步 骤5建立的椭圆开口偏置类抛物线微 织构的优化数 学模型为： (2) 其中： 为微织构缸套 的摩擦系数； 为微织构缸套 的承载压强， Pa； 为未 织构缸套的摩擦系数； 为未织构缸套的承载压强， Pa。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114912225 A 3