曲軸—軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、剛度和強度的耦合研究.pdf

1、本文首先針對各種機械裝置使用最普遍、最基本的直軸-軸承系統(tǒng)，開展了摩擦學(xué)、剛度和強度耦合的理論和試驗研究。在此基礎(chǔ)上，進行了內(nèi)燃機曲軸-軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、剛度和強度的耦合研究。 在推導(dǎo)軸頸在軸承中傾斜時的油膜厚度方程和建立計算軸承孔表面彈性變形的變形矩陣的基礎(chǔ)上，計算了軸頸傾斜時徑向滑動軸承的油膜壓力、油膜反力、端泄流量、摩擦力與摩擦系數(shù)和保持軸承穩(wěn)定工作的力矩等特性參數(shù)，通過與不計軸頸傾斜情況的對比，分析了在不同軸承參數(shù)下軸頸傾

2、斜對軸承性能的影響，探討了徑向滑動軸承計及軸頸傾斜影響在理論分析上的意義。 建立了軸受載變形導(dǎo)致軸頸在軸承中傾斜的傾斜角計算公式、Reynolds方程和分析方法，探討了軸受載變形導(dǎo)致軸頸在軸承中傾斜對滑動軸承潤滑性能的影響。根據(jù)軸承潤滑分析結(jié)果，確定載荷邊界條件，應(yīng)用有限元方法研究了軸承油膜壓力分布形態(tài)對軸應(yīng)力的影響。 研制了研究直軸-軸承系統(tǒng)中軸承潤滑性能的專用試驗裝置，對軸受大小恒定的旋轉(zhuǎn)載荷作用產(chǎn)生變形導(dǎo)致軸頸在軸

3、承中傾斜時滑動軸承的潤滑性能進行了試驗研究。比較了試驗與理論計算結(jié)果，以驗證理論分析中采用的基本方程、公式和方法的正確性。 分析討論了多缸內(nèi)燃機曲軸軸承負荷和曲軸變形的計算方法，提出了簡單、省時、精度滿足要求的整體曲軸梁單元有限元計算方法。根據(jù)整體曲軸梁單元有限元法計算的軸承負荷和曲軸變形，重點進行了計入曲軸受實際載荷作用產(chǎn)生變形導(dǎo)致軸頸傾斜的曲軸軸承潤滑分析。 計算了幾種不同形式載荷邊界條件時的曲軸應(yīng)力，分析了載荷邊界

4、條件的處理方法對曲軸強度計算結(jié)果的影響程度。 采用整體曲軸模型有限元分析方法，分別以計及和不計曲軸受載變形導(dǎo)致軸頸在軸承中傾斜時的軸承潤滑分析得到的軸承油膜壓力分布作為載荷邊界條件，計算分析了軸承油膜壓力的分布狀態(tài)對曲軸應(yīng)力分布和強度的影響。 論文的創(chuàng)新點：針對國內(nèi)外在內(nèi)燃機曲軸-軸承系統(tǒng)設(shè)計分析計算的實際，根據(jù)學(xué)科交叉分析各種機械行為的理念，研究了內(nèi)燃機曲軸強度、剛度與軸承摩擦學(xué)之間的相互作用與影響，使曲軸強度和軸承摩

5、擦學(xué)性能的研究更加全面、系統(tǒng)，分析計算的結(jié)果更接近于實際。軸-軸承系統(tǒng)是各種機械裝置中使用最普遍、最基本的支承-傳動系統(tǒng)，因此本文提出的軸-軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、強度和剛度等機械行為的耦合效應(yīng)，耦合分析方法具有普遍、深入研究的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價值。研制了直軸-軸承系統(tǒng)中軸承潤滑性能研究的專用試驗裝置，進行了軸受載變形產(chǎn)生的軸頸傾斜對滑動軸承性能影響的試驗研究。提出了計算多缸內(nèi)燃機主軸承負荷和曲軸變形的整體曲軸梁單元有限元方法、內(nèi)燃機曲軸-軸