計入油膜力的發(fā)動機活塞-軸系摩擦學、動力學性能研究.pdf

1、隨著對發(fā)動機性能要求的不斷提高，發(fā)動機活塞-軸系的各摩擦元件常出現(xiàn)潤滑失效、過度磨損、疲勞斷裂等現(xiàn)象，這影響了發(fā)動機系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與安全性。其中一個主要原因是傳統(tǒng)的發(fā)動機研究大多集中在活塞—軸系中單個摩擦元件性能上，忽略了活塞—軸系間動力學與摩擦學的耦合作用，也忽略了油膜力的作用。因此，有必要在考慮油膜力下的作用下，進行發(fā)動機活塞-軸系摩擦學與動力學耦合性能研究，以提高發(fā)動機的效率及降低其摩擦磨損。論文主要工作如下：
　　論文首

2、先基于活塞二階運動和油膜力作用，建立了活塞—軸系的多體動力學模型。利用Broyden算法，對計入二階運動的活塞的潤滑性能進行計算，并驗證了該方法的有效性。此外，基于各摩擦元件的動力學性能參數(shù)，建立了考慮油膜力作用的曲軸振動模型，這為曲軸振動特性的研究打下了基礎(chǔ)。
　　接著，基于多體動力學建模方法，研究了不同參數(shù)對曲軸振動特性的影響。仿真結(jié)果表明：曲軸的軸心軌跡是由帶有一定厚度的閉合極限環(huán)纏繞而成；曲軸質(zhì)量增大，曲軸的軸振位移幅值、

3、軸心軌跡的厚度及偏心率幅值呈增大趨勢；連桿的長度增大時，活塞的油膜承載能力、曲軸的偏心率的幅值將會增大；曲軸阻尼系數(shù)增大，曲軸的軸振位移與偏心率幅值增大；當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增大時，曲軸偏心率幅值呈減小的趨勢。
　　此外，本論文還基于ANSYS的有限元與流固耦合技術(shù)，提出了進行連桿瞬態(tài)分析與曲軸―準動態(tài)‖潤滑性能分的方法。通過選取特定轉(zhuǎn)速的發(fā)動機為研究對象，通過連桿的瞬態(tài)應(yīng)力、應(yīng)變分析，以及曲軸的―準動態(tài)‖潤滑性能分析，驗證了提出方法的可