计及曲轴和机体变形的曲轴轴承弹性流体动力润滑分析.pdf

合肥工业大学
硕士学位论文
计及曲轴和机体变形的曲轴轴承弹性流体动力润滑分析
姓名:蔡晓霞
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:孙军
20090401
计及曲轴和机体变形的曲轴轴承弹性流体动力润滑分析摘要曲轴轴承是内燃机中的主要零件之一。随着内燃机的不断强化,轴承的工主轴承与机体是连成一体的,轴承表面变形将受机体变形的影响,因而曲轴轴承的弹流润滑分析中有必要计入机体变形影响。较为完整的柴油机机体三维实体模型和有限元模型。在机体有限元分析的基础上,建立了柴油机计入整体机体变形影响时计算五个主轴承表面斜影响的曲轴轴承弹流润滑分析,对比分析了曲轴轴承弹流润滑分析中轴承表一、仅计入机体变形影响时:轴承轴心轨迹基本没有变化;在一个工作循环中的某些时刻附近对轴承最大油膜压力略有影响,数值有一定的减少;在一个工作循环中的少量时刻轴承最小油膜厚度略有增加;轴承端泄流量和轴颈摩二、同时计入机体变形及曲轴变形的影响时:轴承中央截面上的轴心轨迹基本没有变化,前端面和后端面上的轴心轨迹有一定的变化;在一个工作循环中的某些时刻附近轴承最大油膜压力有较大影响,数值减少较明显;在一个工作循环中的少量时刻轴承最小油膜厚度略有增加;轴承端泄流量和轴颈摩擦系三、对比计入整体机体变形和单个轴承座变形的影响时:计入和不计曲轴变形时轴承的轴心轨迹基本没有变化;不计曲轴变形时,整体机体变形对轴承体机体变形对轴承最大油膜压力的影响在一个工作循环中的某些时刻影响稍作条件愈加苛刻。为了适应内燃机的发展,保证轴承工作可靠、耐久,需要不断改进轴承的设计方法,尤其重要的是要更进一步研究轴承的润滑理论,探求轴承润滑的最优设计。曲轴工作中受载荷作用将产生变形,导致轴颈在轴承中处于倾斜状态。当轴颈倾斜严重时,轴承最小油膜厚度明显减小,最大油膜压力显著增加,将使轴承表面产生变形,影响轴承的性能,为此非常有必要计及曲轴变形和轴承表面变形进行曲轴轴承的流体动力润滑分析。本文首先叙述了主轴承表面弹性变形的计算方法。应用有限元方法建立了弹性变形的柔度矩阵和单轴承座的柔度矩阵,并对建立的柔度矩阵进行了验证。然后,以柴油机曲轴轴承为研究对象,进行了仅计入机体变形影响的曲轴轴承弹流润滑分析,以及同时计入机体变形和曲轴受载变形导致轴颈倾面弹性变形分别采用整体机体模型和单个主轴承座模型计算时的差异。结果表明:擦系数变化不大。数变化不明显。最大油膜压力的影响与仅考虑单个轴承座情况差别较小;计入曲轴变形时,整、
曲轴轴承大,数值减少较明显;在一个工作循环中的少量时刻,整体机体变形与仅考虑单个轴承座比较,轴承最小油膜厚度略有增加;整体机体变形与仅考虑单个轴承座对比,轴承端泄流量和轴颈摩擦系数影响差别不大。关键词:曲轴变形机体变形弹流润滑内燃机
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插图清单图机体实体模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图轴瓦表面镀层和瓦背实体模型和有限元模型⋯⋯⋯⋯.图切分后的整体机体实体模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图整体机体有限元模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图单独节点上加载图周向数个节点上面加载⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图嵯蚴鼋诘闵厦婕釉亍图倾斜轴颈的轴承示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图轴承表面沿平面展开图及网格划分图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图轴承轴心轨迹求解流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图第一主轴承轴心轨迹⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图诙髦岢兄嵝墓旒!图第三主轴承轴心轨迹⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图第四主轴承轴心轨迹⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图第五主轴承轴心轨迹⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图谝恢髦岢胁患魄岜湫沃嵝墓旒!图谝恢髦岢凶畲笥湍ぱ沽妥钚∮湍ず穸取图诙髦岢凶畲笥湍ぱ沽妥钚∮湍ず穸取图谌髦岢凶畲笥湍ぱ沽妥钚∮湍ず穸取图谒闹髦岢凶畲笥湍ぱ沽妥钚∮湍ず穸取图谖逯髦岢凶畲笥湍ぱ沽妥钚∮湍ず穸取图谝恢髦岢卸诵沽髁亢椭峋蹦Σ料凳图诙髦岢卸诵沽髁亢椭峋蹦Σ料凳图谌髦岢卸诵沽髁亢椭峋蹦Σ料凳图谒闹髦岢卸诵沽髁亢椭峋蹦Σ料凳图谖逯髦岢卸诵沽髁亢椭峋蹦Σ料凳图谝恢髦岢屑迫肭岜湫问钡闹嵝墓旒!图诙髦岢屑迫肭岜湫问钡闹嵝墓旒!图谌髦岢屑迫肭岜湫问钡闹嵝墓旒!图谒闹髦岢屑迫肭岜湫问钡闹嵝墓旒!图单轴承座实体模型和有限元模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图ザ澜诘闵霞釉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图轴承坐标图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..
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