内燃机是工业生产和日常生活中重要的能量转换系统,提高内燃机的使用寿命和工作效率是车辆工程研究的重点工作。从摩擦学的角度出发,缸套-活塞环作为内燃机中关键的摩擦副,针对缸套-活塞环进行磨合设计对提高内燃机使用寿命和减少摩擦损耗具有重要意义。本文为了研究缸套-活塞环磨合工况参数设计问题,首先针对选定的柴油发动机缸套-活塞环进行了不同工况的磨合试验,试验方式为试样试验,采集往复式摩擦运动中的摩擦力信号和摩擦振动信号以及磨合前后的缸套表面形貌数据。然后针对摩擦力信号和摩擦振动信号分别进行均值平滑处理和小波降噪处理。均值平滑处理方法可以有效地将往复摩擦力信号转化为大小连续变化的时间序列信号。磨合试验和信号处理结果表明缸套-活塞环磨合过程中摩擦信号存在三种典型的演化过程:第一种摩擦力信号平缓地增大再减小后逐渐趋于稳定,摩擦振动信号幅值同样随磨合过程进行增大再减小后逐渐趋于稳定,第二种磨合过程中存在磨粒引起的摩擦信号突变,第三种为前两种演化规律的结合。为了研究磨合吸引子及其表征方法,首先介绍了混沌吸引子的基本理论和特征参数,接着对摩擦信号进行了混沌特性检验。结果表明缸套-活塞环磨合试验中的摩擦力和摩擦振动时间序列信号均满足混沌信号的基本特征,具有连续宽带的功率谱,正的最大Lyapunov指数和有限正值的Kolmogrov熵,因此可以运用混沌理论和表征参数对其进行分析。在此基础上引入磨合吸引子的概念和表征参数,对摩擦力信号和摩擦振动信号进行相空间重构,构建了磨合吸引子的相轨迹,并计算了磨合吸引子的关联维数、最大Lyapunov指数和Kolmogrov熵。结果表明磨合吸引子的相轨迹和表征参数可以定性及定量地表征缸套-活塞环磨合过程的变化。为了研究缸套-活塞环磨合过程中磨合吸引子的演化规律,对采集得到的摩擦信号进行混沌特性分析,分别研究了摩擦力信号和摩擦振动信号的变化规律、磨合吸引子相轨迹演化规律和混沌特征参数演化规律。研究结果表明,磨合过程中存在共性的演化规律:随着磨合过程的进行,磨合吸引子的体积逐渐减小,形状变圆润并维持稳定,摩擦信号的关联维数与Kolmogrov熵逐渐增大后保持稳定;在信号发生突变时,磨合吸引子体积增大,形状不规则,关联维数与Kolmogrov熵均减小;摩擦力信号与摩擦振动信号的混沌特性演化过程存在一致性。最后为了对缸套-活塞环磨合试验的速度和载荷工况参数进行优化设计,本文结合信号本身和磨合吸引子的演化规律确定了不同工况下的磨合时间;结合表面形貌分形参数、摩擦振动幅值大小和磨合吸引子的关联维数给出了不同工况下的磨合质量的评价指标;并且对缸套-活塞环磨合工况参数进行了多目标优化。研究结果表明,缸套-活塞环的磨合试验可以参照多目标优化得到的最优解集进行磨合期的工况参数设计,以达到缩短磨合时间,提高磨合质量的目的。本论文有图83幅,表21个,参考文献106篇