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

1、內(nèi)燃機(jī)曲軸-軸承系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵部件，其摩擦學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能不僅直接影響到內(nèi)燃機(jī)工作的可靠性和耐久性，還限制了內(nèi)燃機(jī)潛力的發(fā)揮。因而，摩擦學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能分析歷來(lái)是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)的重要組成部分。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，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(dòng)力學(xué)行為的分析是在兩個(gè)獨(dú)立的領(lǐng)域里分別進(jìn)行的。因此，進(jìn)行曲軸-軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)和動(dòng)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(shí)的應(yīng)用價(jià)值。 首先，本文在分析現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)軸承潤(rùn)滑分析、曲軸動(dòng)力學(xué)分析和轉(zhuǎn)子動(dòng)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(dòng)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(guò)程中也是承受變載荷作用；對(duì)變載荷軸承的分析必須同時(shí)考慮軸的動(dòng)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(gè)整體系統(tǒng)，根據(jù)軸的動(dòng)力學(xué)方程和滑動(dòng)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(dòng)力學(xué)行為。 其次，本文采用控制理論的基本觀點(diǎn)，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(dòng)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(dòng)力學(xué)耦合研究的分析模型，把軸、軸承分別看作是受控對(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)軸-軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、動(dòng)力學(xué)的耦合分析。該方法建模快捷迅速、仿真過(guò)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(rùn)滑油粘度等因素對(duì)剛性軸軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、動(dòng)力學(xué)行為的影響。 第五，以彈性軸的柔體動(dòng)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(guò)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(dòng)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(dòng)力學(xué)特性。

6、 第六，在自行設(shè)計(jì)的滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)上，以非接觸式電磁激振器產(chǎn)生的正弦激振力作為實(shí)驗(yàn)軸的激勵(lì)，進(jìn)行了彈性軸-軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)幾種參數(shù)軸承在不同轉(zhuǎn)速、不同激振頻率條件下的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究了彈性軸-軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，分析了彈性軸-軸承系統(tǒng)共振時(shí)的軸心軌跡、油膜壓力以及影響系統(tǒng)共振振幅的因素，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)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(jī)曲軸的有限元模型和曲軸-軸承系統(tǒng)的摩擦