內(nèi)燃機曲軸-軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)動力學(xué)耦合研究.pdf

1、內(nèi)燃機曲軸-軸承系統(tǒng)是內(nèi)燃機的關(guān)鍵部件，其摩擦學(xué)、動力學(xué)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(xué)、動力學(xué)性能分析歷來是該系統(tǒng)設(shè)計理論基礎(chǔ)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(gòu)形式和復(fù)雜的受力狀況，理論研究難度較大，其摩擦學(xué)和動力學(xué)行為的分析是在兩個獨立的領(lǐng)域里分別進行的。因此，進行曲軸-軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)和動力學(xué)的耦合研究、提高曲軸-軸承系統(tǒng)理論分析的準(zhǔn)確性，具有重要的理論意

2、義和現(xiàn)實的應(yīng)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(xué)分析和轉(zhuǎn)子動力學(xué)相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討了軸-軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、動力學(xué)耦合的必要性。認(rèn)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(xué)效應(yīng)和軸承的摩擦學(xué)效應(yīng)。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(xué)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(xué)、動力學(xué)行為。 其次，本文采用控制理論的基本觀點，詳細(xì)分析了軸-軸承系統(tǒng)中軸承的摩擦學(xué)行為與軸動力學(xué)行為間的相互聯(lián)系，提出了軸-軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、動力學(xué)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(xué)、動力學(xué)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(xué)、動力學(xué)耦合研究的分析模型，提出了軸-軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、動力學(xué)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(xué)、動力學(xué)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(fù)雜軸-軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、動力學(xué)效應(yīng)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(xué)、動力學(xué)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(xué)、動力學(xué)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(xì)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(xué)、動力學(xué)行為的影響。 第五，以彈性軸的柔體動力學(xué)分析為基礎(chǔ)，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(xué)、動力學(xué)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(xué)、動力學(xué)特性。

6、 第六，在自行設(shè)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(xué)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(xué)實驗，研究了彈性軸-軸承系統(tǒng)的動力學(xué)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