發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承系統(tǒng)彈性流體潤滑分析及曲軸強(qiáng)度研究.pdf

1、曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的零部件之一，承受著連桿傳遞過來的周期變化的氣缸爆發(fā)壓力與活塞組慣性力以及曲軸的旋轉(zhuǎn)慣性力，其在工作中的潤滑狀況、振動(dòng)特性及強(qiáng)度直接關(guān)乎到整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命、經(jīng)濟(jì)性及可靠性。特別是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能及可靠性要求的不斷提高，對曲軸的潤滑、振動(dòng)以及強(qiáng)度提出了更高的要求，對曲軸進(jìn)行多學(xué)科、全方位的彈性流體動(dòng)力學(xué)，多體動(dòng)力學(xué)，動(dòng)、靜強(qiáng)度，疲勞壽命等方面的綜合研究迫在眉睫。本文以某四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對象，基于非線性多體動(dòng)

2、力學(xué)理論與有限元理論，建立了整個(gè)曲軸軸系非線性多體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，對曲軸主軸承彈性流體動(dòng)力潤滑進(jìn)行了深入研究，并在此基礎(chǔ)上，對曲軸的動(dòng)態(tài)特性和模態(tài)動(dòng)應(yīng)力恢復(fù)技術(shù)進(jìn)行了研究。最后完成了曲軸的靜強(qiáng)度分析與疲勞強(qiáng)度分析，為后續(xù)的優(yōu)化分析奠定了基礎(chǔ)。具體工作如下：
　　1、在建立曲軸軸系基本零件的三維實(shí)體模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合非線性多體動(dòng)力學(xué)的要求，對網(wǎng)格劃分技術(shù)進(jìn)行了深入研究，利用網(wǎng)格劃分軟件Hypermesh采用手動(dòng)和自適應(yīng)聯(lián)合劃分的方式對曲

3、軸軸系系統(tǒng)進(jìn)行了基于六面體的網(wǎng)格劃分。
　　2、通過對有限元自由度縮減理論和技術(shù)的深入研究，設(shè)定曲軸、軸承主自由度節(jié)點(diǎn)，并利用通用有限元軟件 ABAQUS進(jìn)行結(jié)構(gòu)縮減，建立了曲軸軸承系統(tǒng)的縮減模型。
　　3、利用上述有限元模型、縮減模型，基于有限元方法、非線性多體動(dòng)力學(xué)方法及有限差分法，并以真實(shí)油膜表征主軸頸與主軸承之間的非線性動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)，考慮軸瓦軸頸表面的形貌效應(yīng)、彈性變形效應(yīng)、軸頸不對中、供油狀況以及空穴效應(yīng)等因素，

4、同時(shí)加入氣體爆發(fā)壓力、輸出端反扭矩等基本載荷位移邊界條件，對上述模型進(jìn)行計(jì)入油膜潤滑的非線性多體動(dòng)力學(xué)仿真分析。
　　4、以曲軸主自由度節(jié)點(diǎn)位移為邊界條件，進(jìn)行曲軸動(dòng)態(tài)應(yīng)力恢復(fù)。通過對有限元準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力恢復(fù)方法與模態(tài)動(dòng)應(yīng)力恢復(fù)方法的的比較研究，選擇以模態(tài)動(dòng)應(yīng)力恢復(fù)方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)力恢復(fù)，并提取了第二循環(huán)內(nèi)的曲軸應(yīng)力場譜。通過分析各氣缸爆發(fā)時(shí)刻的最大應(yīng)力，對曲軸進(jìn)行了靜強(qiáng)度研究。
　　5、以多體動(dòng)力學(xué)分析得到的應(yīng)力張量譜數(shù)據(jù)，在f