內(nèi)燃機曲軸-軸承系統(tǒng)摩擦學動力學耦合研究.pdf

1、內(nèi)燃機曲軸-軸承系統(tǒng)是內(nèi)燃機的關鍵部件，其摩擦學、動力學性能不僅直接影響到內(nèi)燃機工作的可靠性和耐久性，還限制了內(nèi)燃機潛力的發(fā)揮。因而，摩擦學、動力學性能分析歷來是該系統(tǒng)設計理論基礎的重要組成部分。然而，長期以來，由于曲軸-軸承系統(tǒng)特殊的結(jié)構形式和復雜的受力狀況，理論研究難度較大，其摩擦學和動力學行為的分析是在兩個獨立的領域里分別進行的。因此，進行曲軸-軸承系統(tǒng)摩擦學和動力學的耦合研究、提高曲軸-軸承系統(tǒng)理論分析的準確性，具有重要的理論意

2、義和現(xiàn)實的應用價值。 首先，本文在分析現(xiàn)有內(nèi)燃機軸承潤滑分析、曲軸動力學分析和轉(zhuǎn)子動力學相關領域研究現(xiàn)狀的基礎上，探討了軸-軸承系統(tǒng)摩擦學、動力學耦合的必要性。認為軸-軸承系統(tǒng)所承受的最普遍、最常見的載荷形式是變載荷，即使是工作在恒定載荷工況下軸-軸承系統(tǒng)，其在加載與卸載過程中也是承受變載荷作用；對變載荷軸承的分析必須同時考慮軸的動力學效應和軸承的摩擦學效應。據(jù)此提出將軸和軸承視為一個整體系統(tǒng)，根據(jù)軸的動力學方程和滑動軸承的油膜

3、力方程，采用數(shù)值積分方法直接耦合求解軸-軸承系統(tǒng)的摩擦學、動力學行為。 其次，本文采用控制理論的基本觀點，詳細分析了軸-軸承系統(tǒng)中軸承的摩擦學行為與軸動力學行為間的相互聯(lián)系，提出了軸-軸承系統(tǒng)摩擦學、動力學耦合研究的分析模型，把軸、軸承分別看作是受控對象和控制器，該模型全面客觀地反映了軸、軸承之間的內(nèi)在聯(lián)系，物理意義清晰，可以涵蓋所有類型的軸-軸承系統(tǒng)，為軸-軸承系統(tǒng)的摩擦學、動力學耦合分析提供了新的研究思路。 第三，本

4、文根據(jù)軸-軸承系統(tǒng)摩擦學、動力學耦合研究的分析模型，提出了軸-軸承系統(tǒng)摩擦學、動力學耦合研究分析方法：首先建立軸-軸承系統(tǒng)的仿真模型，采用ADAMS和MATLAB聯(lián)合仿真，實現(xiàn)軸-軸承系統(tǒng)摩擦學、動力學的耦合分析。該方法建?？旖菅杆?、仿真過程直觀、數(shù)據(jù)處理方便，為研究復雜軸-軸承系統(tǒng)摩擦學、動力學效應的耦合作用建立了有效的方法和手段。 第四，采用本文提出的軸-軸承系統(tǒng)的摩擦學、動力學耦合分析方法，研究了剛性軸-軸承系統(tǒng)在沖擊載荷

5、、徑向變載荷和旋轉(zhuǎn)載荷作用下的摩擦學、動力學行為，采用掃頻法研究了剛性軸-軸承系統(tǒng)的共振頻率，詳細分析了轉(zhuǎn)速、軸承間隙、軸承寬度、潤滑油粘度等因素對剛性軸軸承系統(tǒng)摩擦學、動力學行為的影響。 第五，以彈性軸的柔體動力學分析為基礎，建立了彈性軸-軸承系統(tǒng)的仿真模型，通過ADAMS與MATLAB聯(lián)合仿真，研究了彈性軸-軸承系統(tǒng)在徑向正弦載荷作用下的摩擦學、動力學行為，比較了彈性軸-軸承系統(tǒng)和剛性軸-軸承系統(tǒng)的摩擦學、動力學特性。

6、 第六，在自行設計的滑動軸承試驗臺上，以非接觸式電磁激振器產(chǎn)生的正弦激振力作為實驗軸的激勵，進行了彈性軸-軸承系統(tǒng)的動力學實驗。通過幾種參數(shù)軸承在不同轉(zhuǎn)速、不同激振頻率條件下的動力學實驗，研究了彈性軸-軸承系統(tǒng)的動力學特性，分析了彈性軸-軸承系統(tǒng)共振時的軸心軌跡、油膜壓力以及影響系統(tǒng)共振振幅的因素，實驗結(jié)果證實了理論分析的正確性。 第七，采用本文提出的軸-軸承系統(tǒng)建和仿真方法，建立了內(nèi)燃機曲軸的有限元模型和曲軸-軸承系統(tǒng)的摩擦