油膜润滑的发动机曲轴疲劳寿命分析

在Virtual lab中建立某型V8发动机曲轴系统的多体动力学模型,考虑曲轴系统的油膜润滑条件,创建主轴颈处润滑的油膜文件,通过多体动力学仿真计算,得到曲轴在弹性支撑下的载荷历程,并将其作为疲劳寿命分析的输入参数;利用Virtual.Lab的Durability模块对曲轴进行疲劳寿命计算,获得精确的曲轴损伤分布和疲劳寿命。仿真结果表明:通过系统多体动力学仿真能够得到部件准确的载荷情况,考虑油膜润滑真实的反映了曲轴受载情况;曲轴寿命最短处为第一曲拐与第二主轴颈过渡处内侧。     

曲柄臂厚度对曲轴强度的影响分析

利用有限元法分析曲柄臂厚度对曲轴过渡圆角处应力的减缓作用,分别模拟计算出三种不同结构的曲轴在相同工况下的应力情况.通过对计算结果的分析,得出在结构上改善曲轴过渡圆角处应力集中时,增加曲柄臂厚度与增加轴颈直径是较有效的方法,为某增压发动机曲轴的结构设计提供了理论依据.     

发动机曲轴与正时系耦合动力学研究

为了研究发动机曲轴与正时系的耦合作用,建立曲轴的多弹性体动力学模型,得到了曲轴的扭转振动、曲柄臂圆角的动态应力以及主轴承的弹性流体动力学结果.单独建立了正时系的多体动力学模型,分析了同步带内力及带与各带轮的啮合力.通过联合仿真的方法将曲轴与正时系耦合起来,考虑曲轴正时带轮的力、力矩以及位移的相互作用,得到了曲轴与正时系的耦合动力学结果.结果表明：耦合作用下的曲轴扭振幅略有增加,第一主轴承所受弯矩的变化增加了最大油膜压力以及减小了最小油膜厚度,第一曲柄臂圆角最大应力增加了39%,而正时系动力学受曲轴的影响较小.曲轴扭振实验验证了耦合模型更符合发动机的实际工况.     

曲轴强度多体动力学与有限元子模型法仿真

建立以曲轴系为核心的多柔性体动力学仿真系统,曲轴系及气缸体组件模型采用AVL Excite软件进行刚度与质量矩阵装配.在考虑轴承弹性流体动力学特性的条件下得到各轴颈轴心轨迹和油膜压力分布,利用有限元（FEA）子模型方法先求解曲柄臂整体模型的结果并驱动圆角子模型,得到危险工况下圆角精细有限元模型的各处动态应力历程及分布,最终使用高周疲劳应变寿命模型校核了圆角动态疲劳安全系数满足设计要求.对曲轴结构模态和运转条件下扭振响应的计算结果与实验值进行了对比,说明柔性体多体动力学结合有限元子模型方法进行曲轴动态疲劳强度的计算和校核是精度和效率均较高的一种计算方法.     

曲轴系多柔体动力学仿真分析

使用LMS Virtual.lab软件建立曲轴系多体系统动力学仿真模型,对曲轴系进行刚柔耦合多体动力学仿真,得到周期内曲轴系的动态载荷,为研究主轴承液体动力润滑提供边界条件,并根据仿真过程中的应力分布规律找出曲轴受力的危险部位,为曲轴的优化设计提供参考.     

波箔过渡圆角对箔片气体轴承结构刚度的影响

为研究波箔过渡圆角这一结构特征对箔片气体轴承性能的影响,基于弹性变形理论,考虑摩擦力以及各波拱之间的相互作用,构建了考虑过渡圆角的波拱的弯矩方程组,推导出箔片的变形方程,得到单个波拱的变形与刚度计算公式. 与既有的无过渡圆角的箔片模型进行比较,验证了模型的有效性,并研究了过渡圆角和摩擦因数对箔片气体轴承结构刚度的影响;利用三角形载荷分布形式模拟气膜力分布,研究过渡圆角和摩擦因数对气体轴承结构刚度各向异性的影响. 结果表明:在固定区,随着过渡圆角半径的增大,波拱数量呈阶梯状减少,波拱刚度先增大后减小;在滑移区,波拱的刚度随过渡圆角半径的增大而降低,存在使波箔平均刚度达到最大的过渡圆角半径;随着摩擦因数增大,波拱刚度呈非线性上升趋势,有效降低了结构刚度的各向异性;随过渡圆角半径增大,结构刚度各向异性有所增强,但影响程度不如摩擦因数剧烈. 研究结果可为波箔气体轴承的结构设计提供理论参考.     

曲柄臂厚度对曲轴强度的影响分析

利用有限元法分析曲柄臂厚度对曲轴过渡圆角处应力的减缓作用，分别模拟计算出三种不同结构的曲轴在相同工况下的应力情况．通过对计算结果的分析，得出在结构上改善曲轴过渡圆角处应力集中时，增加曲柄臂厚度与增加轴颈直径足较有效的方法，为某增压发动机曲轴的结构设计提供了理论依据．     

发动机曲轴动力学仿真研究

探讨了结合有限元分析软件ANSYS和多体系统动力学分析软件。ADAMS对曲轴进行动力学仿真的方法．运用ANSYS建立某军用V8柴油机曲轴的有限元模型，结合ADAMS建立了包括曲轴柔性体以及随曲轴一起转动的零件刚性体在内的发动机曲轴系的多体系统动力学模型，得到了关键构件的运动及载荷变化曲线，为更深入的分析曲轴系动态响应奠定了基础．     

基于仿真分析的曲轴平衡重动态优化设计

针对现有多缸内燃机曲轴平衡重设计存在的优化目标不明确、动力学模型简单等问题，以四缸内燃机曲柄连杆机构的虚拟样机为设计平台，对曲轴平衡重进行了动力学仿真分析及优化设计，介绍了包括有限元计算、动力学建模、动态优化设计和结构优化设计的整个设计流程.仿真结果表明，采用虚拟样机对曲轴平衡重进行动态优化设计，设计过程的效率和精度都有所提高；选择不同的优化目标会产生差异很大的最终优化方案.经过比较各种目标的优化结果，建议将曲轴主轴承载荷工作周期内的平均值作为动态优化设计的优化目标.     

机械/液压双元动力发动机曲轴优化研究

针对机械/液压双元动力输出发动机性能问题,本文基于ANSYS对双元动力发动机曲轴进行了优化研究,根据双元动力发动机的动力学模型,在标定工况下分析了双元动力发动机的曲轴负荷,建立了曲轴三维模型,在6种情况下进行了有限元分析,得到优化的载荷工况,建立了曲轴优化模型。优化结果表明,曲轴体积由优化前的2.34×10-3 m3下降为优化后的2.08×10-3 m3,曲轴的总体积减小了11.42%,运转不均匀度由优化前的3.56%降低到3.34%,改善量达到6.18%,优化效果较为明显。该研究为后续的优化设计和分析提供了理论基础,具有广阔的应用前景。     

Engine Multi-Body with Flexible Crankshaft Modeling and Numerical Simulation

1 IntroductionWith the development of high-speed engine, thecrankshaft systems are working precisely with lessweight and heavier load. It is necessary to solve thedynamic problem of the system's motion coupledwith its self-deformation[1]. Kane [2] pointed out thattraditional linear dynamics can ignore the dynamicrigidity term generated by a moving flexible body.Therefore, it is necessary to establish a multi-bodymixed model that contains both rigid and flexiblebody in the studying of the lubri…     

发动机曲轴多体动力学仿真分析

研究国内某直列四缸发动机曲轴,采用非线性多体动力学理论对该曲轴进行了受力分析。利用多体动力学软件AVL EXCITE PU,建立曲轴仿真模型,并对曲轴主轴承进行动力学分析及计算。运用这种仿真方法能够在较短时间内分析得到最为接近曲轴实际工况中发生的结构变化,根据对曲轴的自由模态、气压力矩的频谱范围、位移变化曲线以及曲轴在一个工作循环内的应力变化情况等仿真结果的分析得出曲轴结构的薄弱区域,以达到快速找到薄弱区域并对其进行优化的目的,同时也为后期轴承结构设计提供了依据。     

基于神经网络的曲轴滚压校直专家系统研究

介绍了曲轴滚压强化及校直工艺,分析了滚压校直方式具有的优缺点,研究了利用BP神经网络建立关于校直输入输出数学模型的方法,建立了曲轴滚压校直专家推理系统,并将其应用到曲轴圆角滚压强化校直机床中,取得了较好的效果。     

曲轴圆角变力滚压及力学分析

分析曲轴圆角滚压的强化机理,考虑加载过程中存在的塑性变形,提出变力滚压,并加以探讨分析.     

曲轴圆角滚压智能加工系统

发动机曲轴圆角滚压可以极大地提高轴的疲劳强度,但滚压后会产生菜,传统的弯曲力校直方法会降低由滚压前产生的压应力。新的工艺方法是：先滚压再测量最后滚压校直。提出了实现这种新工艺方法的加工设备－－曲轴圆角滚压智能加工系统。同时也介绍了该设备的特点和研制中的关键技术。     

压缩机振动与辐射低噪声结构分析

针对某往复压缩机噪声偏高问题,采用虚拟预测技术对压缩机进行了低噪声结构分析研究。首先建立了由柔性机体、柔性曲轴和刚性连杆、活塞及飞轮组成的往复压缩机的多体动力学模型。通过动力学仿真求解得到传递给机体的各种激励载荷,再根据直接积分法法求解出压缩机机体的振动响应结果,仿真得到的机体部分测点结果与实验结果吻合较好。最后根据有限元动态结果来预测其机体表面辐射噪声,计算出机体的辐射声功率与实测结果相一致。