考虑内燃机系统耦合振动的活塞拍击研究

活塞拍击是内燃机中最主要的机械噪声源,降低活塞拍击是改善内燃机振动噪声性能的技术措施之一。本文考虑活塞、连杆、曲轴以及缸体的耦合振动对活塞拍击的影响,建立活塞拍击动力学分析模型,研究了某型柴油机的活塞拍击及缸体振动响应。探讨了活塞裙部轮廓形状、偏置活塞销对活塞拍击及缸体辐射噪声的影响,计算结果和实验数据证明：活塞轮廓形状对活塞拍击的频率成分的分布及噪声品质有重要影响,活塞销向主推力面适当偏置有助于降低活塞拍击及辐射噪声水平。     

齿轮拍击系统的动力响应

在考虑不平衡质量，主动轴转速波动及齿侧间隙的情况下，建立了单级齿轮传动系统的拍击振动模型，通过数值仿真，得到了系统的时间响应，根据时间响应及其相图可知，在拍击过程中，齿面碰撞，齿背碰撞及齿轮正常啮合现象交替出现，在某一转速下，拍击周期等于激励周期，在一个激励周期中，拍击过程中只出现一次，在另一转速下，出现二周期的拍击特性，在一个激励周期中，出现更多的拍击过程。在不同转速下，拍击振动的幅值有很大差异，当拍击次数增加，或出现齿背碰撞时，系统的动力学特性变得较复杂。     

考虑河流冲刷作用的车桥耦合系统动力分析

桥墩周围受到河流冲刷后,基础埋深减小,使得基础刚度降低,从而影响桥梁的服役状态。为研究河流冲刷对车桥响应的影响,计算了群桩承台基础的冲刷深度,并利用m法在承台底施加弹簧约束模拟群桩基础等效刚度,进而基于全过程迭代求解车桥耦合动力方程。作为算例,对比了某跨江特大桥桥墩冲刷前后的车桥动力响应与列车运行安全性。对比分析表明:铁路桥梁桥墩位于水流或潮水中时应采用考虑河流冲刷作用的有限元模型进行车桥动力仿真分析。受到河流冲刷之后,全部桥墩承台底面均高于冲刷线,各墩基础等效刚度在冲刷之后都减小,其中水平方向的平移刚度与竖向的抗扭刚度减小最显著;车辆动力响应普遍增大,车体横向加速度变化最显著,部分工况车辆轮重减载率超出规范容许限值,受冲刷之后简支梁跨中横向位移与横向加速度明显增大,影响行车安全。     

发动机燃烧噪声和活塞拍击噪声的产生机理试验研究

为有效地控制发动机燃烧噪声和活塞敲击噪声,研究了振动噪声的产生机理,指出了发动机振动传递的基本途径。通过对发动机结构的传递函数试验发现,由燃烧气体力所引起结构表面的响应主要是通过内部传力部件进行,频谱特性呈宽带凸峰特性,而通过敲击缸盖和缸孔引起的振动响应主要发生在2 000 H z以上频段,频谱成尖峰特性,且结构模态效应突出。结合试验结果,最后提出了控制发动机燃烧噪声和活塞拍击噪声的方向,为改进设计提供了参考。     

考虑多间隙耦合关系的齿轮系统非线性动力学分析

建立了一种新的考虑径向间隙与动态齿侧间隙耦合的齿轮转子系统动力学模型,分析了径向间隙与齿侧间隙的耦合关系及其对系统动力学特性的影响。在系统动力学模型中,建立了考虑径向间隙的接触碰撞模型;通过推导齿轮中心距与齿侧间隙之间的函数关系,建立了考虑动态齿侧间隙的齿轮扭转振动模型。进而利用该模型对多间隙齿轮系统的动力学特性进行分析。给出了一对直齿轮副的数值仿真结果,分别分析了径向间隙大小和齿侧间隙大小对齿轮系统动力学特性的影响规律,分析结果对含间隙齿轮转子系统的研究具有重要的理论与工程价值。     

多频耦合的航空发动机转子系统动力特性分析

研究耦合转子系统动力学特性.建立了4个周期激励作用的水平刚性转子--滚动轴承系统的动力学模型,用数值方法得到了系统在不同转速组合、径向游隙和作用力条件下的时域图、频谱图和轴心轨迹图.研究表明:支承轴承径向游隙和径向力对系统动力学特性有明显的影响.     

考虑多间隙的齿轮柔性转子耦合系统非线性动力学分析

考虑齿侧间隙、轴承径向间隙,推导时变啮合刚度和时变轴承刚度,使用有限元法建立质量、刚度、阻尼矩阵并使用整体法组装,建立能够适用于复杂载荷的齿轮滚动轴承柔性转子系统非线性动力学模型。使用FPA修正法确定求解周期,采用Runge-Kutta法、Newton-Raphson法对非线性动力学方程组求解,求解最大Lyapunov指数判断系统的动力学行为。对动力学方程进行数值仿真,研究转速、齿侧间隙、转轴刚度、轴承径向间隙等参数对非线性动力学行为的影响。研究结果表明,随着齿侧间隙增大,齿轮系统会出现脱齿和挤齿现象,临界转速附近由拟周期运动进入混沌运动。随着转轴刚度降低,弯扭耦合振动临界转速减小,脱齿、挤齿和冲击现象逐渐减轻。随着径向间隙增大,轴承的非线性振动对系统的影响逐渐增大,轴承变刚度激励的幅值增大。     

考虑弹丸与身管轴向运动耦合的火炮系统时变动力学分析

将火炮发射系统简化为移动质量作用下的轴向运动悬臂梁，基于伯努利-欧拉梁理论和广义Hamilton原理，推导了考虑梁内张力的轴向运动梁振动方程。采用变量替换的方法把时变振动方程转换为固定区域的变系数微分方程。再用假设模态法和Galerkin法对控制微分方程进行空间离散求解。利用高精度时间有限元求解该时变方程，用两个算例验算振动方程的准确性。最后数值模拟移动弹丸对身管横向振动的影响。     

发动机活塞开裂分析

某型发动机在台架试验中活塞顶部出现开裂,裙部磨损。对开裂活塞的断口、化学成分、显微组织和硬度等进行了分析,结果表明:活塞顶部的开裂为疲劳开裂;发动机工作过程中冷却不良,活塞顶面温度过高,引发了热疲劳裂纹的产生,在交变燃气爆发高压应力的作用下,裂纹不断扩展,最终导致活塞的开裂。     

考虑桩土相互作用的车桥耦合动力分析

研究了桩土动力相互作用对车桥耦合系统动力响应的影响。基于子结构方法,将完整的列车-桥梁-桩基础-地基相互作用模型分解为列车-桥梁相互作用子系统和桩基础-地基相互作用子系统,分别建立两个子系统的运动方程。在建立桩基础-地基相互作用子系统的运动方程时,为了考虑该系统的频率相关性,通过连续时间有理近似将频域内的阻抗函数转化至时域内,并用一个高阶弹簧-阻尼-质量模型模拟。通过迭代计算得到两个子系统的动力响应。以一列8节编组的客车通过5跨简支梁为算例,研究了桩土相互作用对车桥耦合系统动力响应的影响。研究结果表明,考虑桩土相互作用以后,车桥耦合系统动力响应有所增加,在今后的分析中应充分考虑该因素的影响以获得偏于安全的计算结果。     

汽车发动机轴承失效与润滑系统的相关性分析

介绍了汽车发动机轴承的主要磨损失效型式,提出了与失效相关的润滑系统的重要性,强调了润滑油的关键作用.用性能好的品牌润滑油,随机监测油的状态是预防发动机轴承磨损失效的最好方式.     

考虑刚-液耦合的大幅晃动多体系统动力学建模与分析

该研究考虑刚-液耦合,建立大幅晃动多体系统的动力学模型。基于光滑粒子群方法(SPH方法)建立了非惯性系下大幅晃动液体的运动方程,液体边界条件采用虚粒子法,保证边界处不可穿透,从而改进了液体自由表面的计算精度。为了解决传统的排斥力法计算液体作用于刚体边界的晃动力和晃动力偶矩存在的精度不足问题,提出了一种新的计算晃动力和晃动力偶矩的方法,通过计算各粒子绝对加速度,得到粒子的达朗贝尔惯性力的主矢和对刚体质心的主矩,利用达朗贝尔原理计算得到向质心简化的晃动力和晃动力偶矩,建立了考虑刚-液耦合的充液刚体的动力学方程。在此基础上引入刚体之间的运动学约束关系,建立多体系统的动力学方程。通过液体晃动与制动液罐车两个算例,验证了建模方法的有效性。     

汽油发动机润滑系统故障分析与排除

本文针对汽车运用过程中发动机润滑系统的故障,理论结合实际进行分拆并提出适合的排除方法。     

六缸发动机活塞动力学建模与数值仿真研究

本文在考虑活塞二阶运动与曲轴在主轴承中的径向运动的基础上,对新型发动机的曲轴连杆活塞系统进行动力学建模,建立了活塞缸套间的流体动压模型、曲轴主轴承间的流体动压模型,然后对整体模型进行进行综合求解,在确定计算流程之后,由此算法编制Fortran语言进行求解,得到活塞二阶运动的变化规律以及曲轴在主轴承中的径向运动规律。     

对发动机的润滑系统故障分析与处理

由于我国经济的快速发展,国家和国民财富的不断增加,我国的汽车保有量逐年增长。大量汽车不断进入我们的生产和生活,而在汽车的使用过程当中,由于车辆技术状况参差不齐,车主或司机使用、保养、维护不当引发的故障频繁,而且因为市场上润滑油品牌繁多,消费者对其优劣往往无从辨别,由此造成的发动机润滑系统故障也相当多,了解一些润滑油的基本常识,特别是润滑系统的结构,工作原理以及常见故障的诊断／排除方法是非常必要的。     

车桥耦合系统的非线性动力分析

研究了车桥耦合系统的非线性动力特性。基于哈密尔顿能量原理和欧拉-贝努利梁假设,考虑梁的几何非线性影响,建立了移动振动车辆模型下桥梁的耦合非线性振动方程,应用伽辽金法和Runge-Kutta法对方程进行求解,算例中探讨了车辆质量、车速、桥梁阻尼和桥跨径等参数对车-桥耦合系统非线性振动性能的影响。     

高温润滑涂层设计的系统考虑

航天、航空、核能等尖端技术迫切要求使用耐高温润滑涂层，以保护金属构件的表面，增加发动机、推进器的工作效率和输出功率，８０年代国际摩擦学界根据工业和国防的需要将高温润滑涂层和耐磨材料定为摩擦学学科发展的重要研究方向之一。本文对高温润滑涂层设计中遇到的典型环境、涉及到的关键问题、未来发展的途径等问题作了阐述。     

考虑驱动系统的高速列车动力学分析

高速列车依靠多组驱动系统的持续运行维持其高速运行,带驱动系统的车辆会表现出不同的动力学特性。在牵引工况下,驱动系统的轮轨粘着特性曲线表现出先升后降的趋势。采用Polach轮轨接触算法,首先建立单轮对驱动系统模型,定性分析了驱动系统的扭转振动特性。然后建立带驱动系统的整车动力学模型,将仿真结果与实验数据对比,验证建立模型的正确性。研究结果表明:在牵引工况下,纵向蠕滑率为负;制动工况下,纵向蠕滑率为正;横向蠕滑率也有一定程度的波动;在牵引和制动工况下磨耗功相比匀速时增大,制动工况比牵引工况增大40%。考虑驱动系统模型转向架其蛇形运动频率低于未考虑驱动系统模型,稳定性有所提高;由于驱动系统的振动引起轮轨系统的振动响应波动,采用考虑驱动装置的车辆模型安全性指标相比未考虑驱动系统模型均有所增大,两种模型平稳性指标两个模型区别不大。     

发动机润滑系统机油泵性能的优化

在发动机台架进行试验的过程中,如果机油泵供油量不足将会导致拉缸问题。因此,借助Flowmaster仿真计算分析对机油泵性能进行优化,对原机油泵固有的设计尺寸进行改进,并对其进行耐久性试验验证。验证结果显示,将原机油泵固有的转子厚度增加1.6mm,则连杆喷口相应的实际机油流量能有效满足相关流量指标的具体要求,且未再发生拉缸现象。     

考虑碾压状态的振动压路机-路基耦合动力学分析

为了研究振动压路机钢轮在振动压实作业不同阶段的动力学响应,引入状态向量σ来描述钢轮与路基之间的相互作用,引入塑性参数ε来描述路基的弹塑性状态,建立了振动压路机-路基耦合动力学模型。基于该模型,采用数值积分的方法,得到了钢轮响应的时间历程、相图、频谱、庞加莱截面、分岔图等,对不同塑性参数路基上钢轮的动态响应进行了分析。结果表明：随着压实作业的进行,振动压路机钢轮会经历“单周期运动-倍周期运动-混沌运动”的动力学演化,在单周期运动时存在与路基持续和周期性失去接触的工况,在倍周期以及混沌运动时出现“跳振”现象。