高頻曲柄滑塊機構(gòu)的動力學與溫度場研究.pdf

1、曲柄連桿滑塊機構(gòu)是常見的通用機構(gòu)。高頻工況下的曲柄連桿滑塊機構(gòu)，若不考慮構(gòu)件質(zhì)量與軸承的摩擦，其計算結(jié)果和實際結(jié)果的相差較大，不能很好地指導實際的設計，直接影響到其使用的性能與可靠性。
　　針對“發(fā)動機鏈條高頻耐久測試臺架”研制中使用的曲柄連桿滑塊機構(gòu)，在考慮構(gòu)建質(zhì)量和軸承部位摩擦的基礎上，在動力學、熱力耦合兩個方面開展了研究，主要包括以下幾個方面：
　　建立了基于考慮構(gòu)件質(zhì)量和軸承摩擦的動力學計算模型。分析各個運動部件的運

2、動規(guī)律、受力情況，建立動力學模型。對比了不考慮構(gòu)件質(zhì)量和軸承摩擦、只考慮構(gòu)件質(zhì)量、只考慮軸承摩擦，以及同時考慮構(gòu)件質(zhì)量和軸承摩擦的四種情況下，計算關節(jié)軸承處的摩擦功率。計算分析結(jié)果表明，在中高頻的情況下，是否考慮構(gòu)件的重力與軸承的摩擦，對于計算結(jié)果影響顯著。
　　建立了關節(jié)軸承處的溫度場計算模型。首先使用在20Hz的運動工況下，動力學計算得到的關節(jié)軸承處的摩擦功率作為輸入，在關節(jié)軸承上設置了一定數(shù)量的溫度計算節(jié)點。使用RC熱電模擬

3、法將熱傳遞的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)化為電路模型，和MathCAD軟件結(jié)合使用進行計算，在計算得到物體內(nèi)部各個點的導熱量和熱阻之后，計算得到對應的溫度差，并由此可以推得各個點的溫度分布。繼而設計系數(shù)修正試驗，使用關節(jié)軸承上特征點，在特定工況20Hz的運行速度下，測試該節(jié)點在達到熱平衡時的溫度，對熱力學模型中的空氣表面對流換熱系數(shù)的設置進行修正，以得到與實際工況更為符合的計算模型。
　　進而，設計了驗證模型精度的試驗，將修正過的計算模型和試驗結(jié)果做比

4、對和分析，以驗證計算模型對于模擬實際工況的準確性。試驗結(jié)果表明，該計算模型可以較為有效地模擬實際工況。繼而根據(jù)動力學和溫度場的計算，對臺架設計提供依據(jù)和改進建議。引入強制對流作為熱交換的條件，來替代原有的自然對流條件，使得軸承各點的溫度得到有效的下降，以此對臺架的壽命和穩(wěn)定性帶來良好的改善。
　　綜上所述，本文以曲柄連桿滑塊機構(gòu)作為研究對象，在考慮構(gòu)件質(zhì)量和軸承部位摩擦的基礎上，完成各個運動部件的運動規(guī)律、受力情況分析；建立曲柄連