发动机曲轴系动力学特性研究

发布时间：2017-09-21 10:42

  本文关键词：发动机曲轴系动力学特性研究

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【摘要】：发动机普遍应用的功率传输机构为曲柄连杆机构,而应用曲柄连杆机构的发动机结构复杂,体积庞大。本文所研究的无连杆发动机应用的曲柄圆滑块机构是用偏心圆滑块替代曲柄连杆机构的连杆,并且偏心圆滑块是嵌在活塞体内,使得无连杆发动机较常规发动机体积小、重量轻和工作平稳。详细介绍无连杆发动机所应用的曲柄圆滑块机构的结构与组成构件,讨论其与曲柄连杆机构在工作原理上的不同。计算曲柄圆滑块机构的运动学规律,并将分析结果与曲柄连杆机构对比发现,前者的最大速度与最大加速度都小于后者。对曲柄圆滑块机构进行受力分析,通过往复惯性力的计算结果发现曲柄圆滑块机构没有二阶往复惯性力使机构运动更平稳,并且本机构活塞所受侧压力可以由动平衡滑块承受。为了更精确的分析无连杆发动机曲轴系统动力学特性,基于Recur Dyn建立了无连杆发动机曲轴系与EHL弹性流体动力润滑轴承耦合多体动力学仿真模型,进行了发动机曲轴系的动力学特性分析与曲轴应力分析。仿真结果显示,仿真模型的运动学特性与理论分析基本一致,曲柄圆滑块机构中的活塞较曲柄连杆机构中的活塞在运动中受到的冲击更小。仿真结果得到曲轴应力与变形最大值与最大值部位,并对曲轴的强度与刚度进行安全校核,验证其满足设计要求。对比刚性支撑条件下的曲轴系仿真模型,EHL轴承支撑下的曲轴主轴颈处受油膜压力影响比刚性支撑对曲轴主轴颈处的应力影响更平缓。分析仿真得到主轴承载荷、最大油膜压力及最小油膜厚度等数据。与流体动力润滑轴承支撑条件下的周向油膜压力对比发现EHL轴承所基于的情况更接近真实的工况。与不计入油膜作用时的曲轴系多体动力学仿真结果进行比较,曲轴系与EHL弹性流体动力润滑耦合仿真分析结果得到的轴心轨迹更接近实际。对无连杆发动机前后端主轴承的最小油膜厚度与最大油膜压力分别进行关于轴承宽度、轴承间隙与主轴颈转速这三种影响因素的分析。
【关键词】：无连杆发动机 曲轴系统 弹性流体动力润滑 多体动力学仿真
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题研究的目的与意义11-13
• 1.2 国内外研究状况及发展趋势13-18
• 1.2.1 无连杆发动机13-14
• 1.2.2 动力学仿真中主轴承润滑分析进展14-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-21
• 第2章 无连杆发动机21-28
• 2.1 无连杆发动机的结构21-23
• 2.2 无连杆发动机的工作原理23-24
• 2.3 无连杆发动机的运动学分析24-26
• 2.4 无连杆发动机的受力分析26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 基于EHL轴承的曲轴系多体动力学仿真分析28-49
• 3.1 机械系统多体动力学理论28-33
• 3.2 曲轴系刚柔耦合动力学模型建立33-41
• 3.2.1 曲轴系运动副的选用34-36
• 3.2.2 曲轴系驱动及外载荷的添加36-37
• 3.2.3 曲轴与轴瓦柔性体的建立37-39
• 3.2.4 曲轴系EHL轴承单元的建立39-41
• 3.3 曲轴系仿真结果分析41-47
• 3.3.1 曲轴系运动学仿真结果41-43
• 3.3.2 曲轴系平衡分析43-45
• 3.3.3 曲轴应力分析45-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第4章 主轴承弹性流体动力润滑特性研究49-61
• 4.1 引言49-52
• 4.1.1 流体动力润滑49-51
• 4.1.2 弹性流体动力润滑51-52
• 4.2 主轴承载荷分析52-53
• 4.3 最小油膜厚度分析53-54
• 4.4 主轴承最大油膜压力54-56
• 4.5 主轴承油膜压力云图分析56-58
• 4.6 主轴承轴心轨迹分析58-60
• 4.6.1 轴心轨迹分析58-59
• 4.6.2 与不计入油膜作用轴心轨迹对比59-60
• 4.7 本章小结60-61
• 第5章 滑动轴承润滑特性影响因素研究61-69
• 5.1 影响因素改进分析61-62
• 5.2 改进方案计算结果分析62-67
• 5.2.1 轴承宽度62-64
• 5.2.2 轴承间隙64-65
• 5.2.3 主轴颈转速65-67
• 5.3 本章小结67-69
• 结论69-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果75-76
• 致谢76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 孙军;曲轴—轴承系统摩擦学、刚度和强度的耦合研究[D];合肥工业大学;2005年

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本文编号：894038