高功率密度柴油机曲轴三维耦合振动特性研究

发布时间：2021-03-13 10:37

　　柴油机的动力性需求使其向着高功率密度的方向发展,高爆压、高转速等技术引起的曲轴振动问题研究势在必行。曲轴作为柴油机的关键部件之一,其扭转、弯曲和轴向振动情况将会更加恶劣,且三者之间存在耦合作用,严重影响了柴油机的耐久性和稳定性。本文通过理论分析和虚拟样机技术,以某12V高功率密度柴油机为研究对象,提出了在时域和频域内对三维耦合振动情况分别进行研究的方法,以及综合考虑润滑特性和三维耦合振动的曲轴振动控制方案,为柴油机的优化设计提供了参考。基于多体动力学和有限元理论,利用AVL EXCITE PU软件建立柴油机曲轴轴系模型,计算了曲轴的受力情况和自由振动特性,得出了曲轴的固有频率、振型和临界转速等信息,发现工作转速范围内曲轴会在多个谐次下发生共振。利用模型对轴系进行强迫振动特性计算分析,发现在时域内各个轴段之间的三维振动趋势一致,存在较明显的耦合现象。在频域内扭转振动在1.5、3、4.5谐次下会发生较强的共振,多个谐次下水平弯曲、轴向振动均同扭转振动的振幅变化一致,存在着较强的耦合作用,多个谐次下的扭转和弯曲振动会引起同频或倍频轴向振动,而竖直弯曲振动主要在较高谐次,且在很宽的频率范围内有... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

三维振动位移示意图

集总参数模型

阶梯轴模型

【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车NVH基础与发动机影响[J]. 李熠帆,吴优,冯理.  汽车实用技术. 2019(16)
[2]直列四缸发动机曲轴扭转振动固有特性分析[J]. 张洪飞,闫守成.  机械设计与制造. 2018(08)
[3]船舶柴油机柔性曲轴与机体EHD耦合下振动研究[J]. 魏立队,魏海军,段树林,李精明,杨智远,刘竑.  哈尔滨工程大学学报. 2017(02)
[4]汽油机曲轴系统扭振特性仿真与实验研究[J]. 魏超,吴坚,张良良,李广华,高文志.  机械科学与技术. 2016(04)
[5]轴承油膜动力特性系数对轴系回旋振动影响[J]. 夏极,蔡耀全,刘金林,陈军.  舰船科学技术. 2016(01)
[6]基于模态叠加法的曲轴动态特性研究与结构优化[J]. 周玮,廖日东.  农业工程学报. 2015(03)
[7]基于机体与曲轴耦合下的船舶柴油机主轴承热弹性流体动力混合润滑特性[J]. 魏立队,魏海军,段树林,武起立,李精明.  机械工程学报. 2014(13)
[8]基于模态贡献因子的发动机机体动响应研究[J]. 周玮,廖日东.  内燃机工程. 2013(05)
[9]基于遗传算法的柴油机硅油减振器动态匹配优化设计方法[J]. 周瑞平,汪萌生,朱俊飞,龚杰.  内燃机工程. 2015(02)
[10]船舶柴油机主轴承热弹性流体动力混合润滑分析[J]. 魏立队,段树林,邢辉,吴伋,魏海军.  内燃机学报. 2013(02)

博士论文
[1]大型船舶轴系多向耦合振动建模与试验研究[D]. 黄千稳.武汉理工大学 2017
[2]高速大功率柴油机曲轴动态特性及轴承润滑性能仿真分析研究[D]. 周玮.北京理工大学 2016
[3]基于虚拟样机技术的高速柴油机轴系振动机理研究[D]. 马维忍.天津大学 2009
[4]基于精确动态刚度矩阵法的内燃机轴系扭转、纵向及弯曲三维耦合振动研究[D]. 唐斌.大连理工大学 2006
[5]内燃机曲轴-轴承系统摩擦学动力学耦合研究[D]. 李震.合肥工业大学 2005

硕士论文
[1]具有弹性基础的气垫船细长轴系横向振动特性研究[D]. 李宁.哈尔滨工程大学 2007
[2]内燃机曲轴动态振动特性的模拟[D]. 雷宣扬.大连理工大学 2003



本文编号：3080069