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计入油膜力的发动机活塞-轴系摩擦学、动力学性能研究
| 论文题名： | 计入油膜力的发动机活塞-轴系摩擦学、动力学性能研究 |
| 关键词： | 计入油膜力;汽车发动机活塞-轴系;摩擦学;动力学性能 |
| 摘要： | 随着对发动机性能要求的不断提高，发动机活塞-轴系的各摩擦元件常出现润滑失效、过度磨损、疲劳断裂等现象，这影响了发动机系统工作的稳定性与安全性。其中一个主要原因是传统的发动机研究大多集中在活塞—轴系中单个摩擦元件性能上，忽略了活塞—轴系间动力学与摩擦学的耦合作用，也忽略了油膜力的作用。因此，有必要在考虑油膜力下的作用下，进行发动机活塞-轴系摩擦学与动力学耦合性能研究，以提高发动机的效率及降低其摩擦磨损。论文主要工作如下： 论文首先基于活塞二阶运动和油膜力作用，建立了活塞—轴系的多体动力学模型。利用Broyden算法，对计入二阶运动的活塞的润滑性能进行计算，并验证了该方法的有效性。此外，基于各摩擦元件的动力学性能参数，建立了考虑油膜力作用的曲轴振动模型，这为曲轴振动特性的研究打下了基础。 接着，基于多体动力学建模方法，研究了不同参数对曲轴振动特性的影响。仿真结果表明：曲轴的轴心轨迹是由带有一定厚度的闭合极限环缠绕而成；曲轴质量增大，曲轴的轴振位移幅值、轴心轨迹的厚度及偏心率幅值呈增大趋势；连杆的长度增大时，活塞的油膜承载能力、曲轴的偏心率的幅值将会增大；曲轴阻尼系数增大，曲轴的轴振位移与偏心率幅值增大；当发动机转速增大时，曲轴偏心率幅值呈减小的趋势。 此外，本论文还基于ANSYS的有限元与流固耦合技术，提出了进行连杆瞬态分析与曲轴―准动态‖润滑性能分的方法。通过选取特定转速的发动机为研究对象，通过连杆的瞬态应力、应变分析，以及曲轴的―准动态‖润滑性能分析，验证了提出方法的可行性，并得到如下结论：连杆的变形、应力与应变分析需要考虑连杆旋转惯性力的作用；曲轴油膜最大压力与油膜承载能力随着曲轴偏心率的增大呈总体增大趋势；偏心方向不同的偏心率会导致曲轴润滑性能不等。 |
| 作者： | 李强 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 孟凡明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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