可变压缩比(Variable Compression Ratio,VCR)技术,能够有效改善发动机低负荷动力性差的问题。本文根据国内外研究方案以及已申请专利为基础提出了一种最为可行的方案,并从仿真-设计-实验-优化四个方面验证了所设计机构的可行性。本文以ZS1100单缸柴油机为样机进行设计,对比各研究方案后采用了梯形螺纹加内齿传动的可变压缩比活塞设计方案。该设计方案中使用齿轮与螺纹相配合的方式,将扭矩由电机-锥齿轮-直齿轮-齿形结构-梯形螺纹传动机构,传递给活塞头上体,使其发生轴向位移,进而改变压缩比。并且该方案还将驱动电机由早期专利中设计的在活塞销座上改为活塞销内,不但减小对原机修改,还节省空间。本文使用CATIA绘制三维模型,联合ADAMS、ANSYS进行动力学和静力学仿真,得到了当转速在500r/min、1500r/min,2200r/min时的活塞位移曲线、速度曲线和加速度曲线,以及该活塞的机械应力仿真和热-机械耦合仿真结果,并根据仿真计算,使用CAD对薄弱部位以及应力集中点进行重新设计;本文采用倒拖法静态实验对该可变压缩比活塞方案进行可行性实验验证,得到了随着活塞高度变化,缸内压力变化曲线以及压缩比变化曲线,验证了该方案的可行性。本文最后使用GT-power对实验缸压进行了计算校核后,在已加工好的可变压缩比活塞上又进一步优化,最终得到了与原机匹配度更高、响应更快且强度更好的电驱式变高度可变压缩比活塞。