基于瑞利法的内燃机曲轴纵向振动研究

采用瑞利法对高速内燃机曲轴纵向振动进行研究。将内燃机曲轴等效为连续分布阶梯轴模型,根据当量轴段以及集中质量的动能和势能关系,通过拉格朗日方程建立了轴系纵振模型;根据刚度耦合原理,并考虑轴系扭转激励和弯曲强迫激励,建立了纵振强迫振动模型。采用谐次分析法对模型求解,将结果与采用三维振动测量装置实际测得的某直列四缸柴油机曲轴自由端的振动信号结果进行比较发现,计算结果与实测结果在各主要谐次都保持相当的一致。     

四缸内燃机曲轴系统扭转自由振动分析

建立了四缸内燃机曲轴系统扭转自由振动的集中参数模型,以此模型为基础求解了系统的一阶临界转速,进而进行曲轴系统的自由振动模态分析.     

内燃机曲轴的三维振动特性模拟--飞轮细分

采用有限元法分析带有飞轮曲轴的振动特性。首先，曲轴体采用梁单元模拟，飞轮部分采用实体单元划分，经过适当处理两类单元的连接方式，取得了比采用壳体单元对飞轮进行剖分更为合理的结果。然后，对一直列式四缸发动机曲轴进行自由振动特性分析，并与相关研究和实验数据进行了比较验证。最后，进一步模拟此曲轴的三维动态振动特性，计算并分析其动态振动响应的结果。结果表明，采用节点耦合的方法取得了与实验互为一致的结果。     

扭-纵耦合对曲轴系统固有振动特性的影响

利用集总参数法建立了曲轴扭转-纵向耦合振动数学模型,应用该模型分析了耦合作用对曲轴系统固有特性的影响。数值计算结果表明：扭-纵耦合振动能够改变曲轴系统的固有频率,使其临界转速降低,并产生一些新的耦合振型。     

基于AVR单片机的内燃机曲轴角振动诊断仪研制

根据发动机角振动诊断理论最新成果,利用AVR单片机技术,开发了以曲轴角振动理论为基础的便携式仪器,并对其原理、硬件结构、软件流程进行了介绍。仪器性能稳定、操作简单,可脱离计算机而独立运作,具有一定实用性。     

带螺旋桨的曲轴系统扭纵耦合非线性振动模型

在考虑螺旋桨、柴油机连杆和活塞变惯量、扭纵耦合效应的情况下,采用当量轴向力的方法,将横向变惯量和气缸体压力变化激励转换为轴向激励,建立6拐螺旋桨曲轴系统的非线性动力学模型,该模型代表一个强非线性非自治系统。通过数值仿真,研究该系统在工作转速下的时间响应和频谱。结果表明,在螺旋桨与第1个曲拐之间、第5与第6个曲拐之间的相对扭转振动频谱中,2倍频成分非常明显;在轴向相对振动响应中,含有基频、6倍频和20倍频成分;作用在螺旋桨上的4倍频激励成分没有出现。因此,在柴油机螺旋桨曲轴系统设计中,只根据线性动力学分析结果进行强度计算和振动分析会导致较大误差。     

内燃机轴系扭转振动综述

根据目前内燃机发展趋势,确定了内燃机振动在内燃机设计中的重要地位。然后总结出内燃机轴系振动的形式,同时评析了内燃机轴系振动的力学模型、分析计算方法及近年来的最新研究动态。     

变刚度曲轴弯扭耦合振动分析

曲轴作为压缩机的关键部件,其振动形式复杂且相互耦合。针对曲轴旋转时弯曲刚度不断变化的特性,给出了变刚度的曲轴振动模型,推导了弯扭耦合振动的非线性微分方程组并应用多尺度法求解。求解结果和曲轴实例分析表明,由于变刚度的影响,曲轴的弯曲、扭转振动发生更大振幅的耦合振动。相比定刚度解,变刚度曲轴的轴心轨迹波动、弯曲振动振幅明显增大。在扭转振动主共振时,弯曲振动也出现较大振幅,忽略变刚度因素,将造成较大的误差。     

扭-纵耦合对曲轴系统固有特性的影响

曲轴系统具有特殊的结构和力学特点,因此从动力学耦合的角度研究曲轴系统的振动将更能准确地把握曲轴系统的动力学特性。利用集总参数法建立了曲轴系统扭转-纵向耦合振动力学模型,基于该模型分析了曲轴系统扭转-纵向耦合作用对曲轴系统固有特性的影响。数值计算结果表明:扭转-纵向耦合振动将改变曲轴系统的固有频率,使其系统临界转速降低,并产生一些新的耦合振型。由于系统模态将更加密集,设计中应合理选择曲轴系统的额定工作区以避免发生共振。     

模拟内燃机曲轴振动的新模型

采用有限元法，对内燃机曲轴的三维振动特性进行了数值模拟。结合曲轴的结构特点，采用考虑剪切变形和转动惯量的Timoshenko空间梁单元建立曲轴结构有限元模型。对飞轮采用实体单元进行网格划分，并提出连接两类单元的方式。以一直列式四缸发动机曲轴为例，介绍建立模型的方法和过程，并对其振动特性进行分析，分析结果与相关研究和实验数据进行了对比，进一步模拟了计算此曲轴动态振动响应。     

内燃机曲轴-轴承系统曲轴变形引起的轴承润滑状态变化对曲轴强度的影响

在计及曲轴变形的轴承润滑分析的基础上,应用得到的轴承油膜压力分布作为载荷边界条件计算曲轴应力和强度,以分析目前曲轴强度计算中作用在轴颈上的载荷普遍采用假设的轴承油膜压力分布形式对结果精度的影响。计算中采用整体曲轴梁单元法计算曲轴变形和轴承负荷,采用动力学法进行曲轴轴承的润滑分析,应用有限元法计算曲轴应力。结果表明,计及曲轴受载变形的影响时,轴承油膜压力产生偏布且最大油膜压力明显增加,导致曲轴轴颈过渡圆角表面局部区域的应力数值明显增大,曲轴安全系数减小。因此为使曲轴设计更加合理、更接近实际,曲轴强度计算时应取曲轴—轴承系统为研究对象,根据轴承润滑分析实际计算结果,确定作用在曲轴轴颈上的载荷分布。     

基于0.5谐次扭振的内燃机故障诊断研究

依据内燃机轴系测点扭振与各缸激振力矩的关系式,利用0．5谐次扭振的幅值与相位特性,进行内燃机各缸作功状态监测和拉缸故障诊断。以6135柴油机为对象的应用研究验证利用0．5谐次扭振确定故障阈值方法的实用性和诊断准确性。对6240柴油机的实例分析表明,不仅可以利用0．5谐次扭振相位角准确判断出内燃机拉缸缸号,还可利用其幅值反映拉缸故障程度。因此,利用0．5谐次扭振对内燃机进行一级诊断和三级诊断具有较强的工程应用价值。     

基于弹簧支承的柴油机曲轴强度有限元分析

运用MSC．Patran＆Nastran对某柴油机曲轴整体进行三维实体建模、网格划分和静强度有限元分析。在计算中充分考虑主轴承刚度对曲轴应力的影响,采用弹簧单元模拟轴承支承,更接近实际情况。为了避免在计算结果中因弹簧单元的单节点支承而产生的应力集中影响曲轴整体的应力分布,提出曲轴强度分析分两步进行的计算方法,最终得到整体曲轴准确的应力分布。还探讨不同轴承支承刚度对整体曲轴应力状态的影响,结果表明主轴承支承按刚性支承处理是偏危险的。     

FATIGUE LIFE PREDICTION OF CRANKSHAFT MADE OF MATERIAL 48MnV BASED ON FATIGUE TESTS,DYNAMIC SIMULATION AND FEA

S-N curve and fatigue parameters of 48MnV are obtained using small sample tests and staircase or up and down method, which paves the way for predicting fatigue life of crankshaft made of 48MnV. The fatigue life of the crankshaft of a six-cylinder engine is calculated using different damage models such as S-N method, normal strain approach, Smoth-Watson-Topper (SWT)-Bannantine approach, shear strain approach, and Fatemi-Socie method based on dynamic simulation and finite element analysis (FEA) of crankshaft. The results indicate that the traditional calculation is conservative and the residual fatigue life of crankshaft is sufficient to maintain next life cycle if the crankshaft is remanufactured after its end of life.     

基于模态综合方法的叉车门架系统振动特性研究

采用Yee和Tsuei提出的直接部件模态综合法,将自由界面模态综合法与频响函数法相结合,在试验得到内、外门架振动模型基础上,建立内、外门架组装后门架整体系统振动特性的分析方法,编制MatLab程序计算门架整体的振动特性,分析门架系统各阶振型特点,并把数值仿真结果与试验结果做比较,误差最大达到2．5％。证实该方法在工程机械的整机或部件的振动特性研究中有实用价值。     

基于神经网络的主动隔振控制技术研究

针对主动隔振系统存在非线性的情况,提出一种神经网络控制方法.控制器采用CMAC(cerebellar model articulation control)网络,参数调整基于梯度下降法.为消除系统次通道对控制器参数调整的影响,利用BP(back propagation)网络离线辨识得到次通道模型.系统的输出误差信号与次通道模型参数相结合,共同调整控制器参数.仿真结果表明,该控制方法对于存在非线性的主动隔振系统具有良好的控制效果,隔振能力超过常用的滤波LMS(least mean square)方法.     

封闭行星齿轮传动系统的动态特性研究

建立了封闭行星齿轮传动系统的动力学计算模型，模型中考虑了行星轮和星轮的啮合相位，行星架的弹性变形，轮系的弹性耦合和负载惯性。用数值解法获得了系统在时变啮合刚度、偏心误差和齿频综合误差激励下的动态响应和动载荷系数的频域历程。分析了在星型轮系和行星轮系动力耦合情况下，齿轮系统的动态特性以及行星轮和星轮的载荷分配均匀性。对比了中心轮在不同的输入转速下的浮动轨迹，得出了对封闭行星齿轮传动设计有意义的结论。     

基于组合神经网络的柴油机振动信号预测

根据柴油机振动信号的特性，使其在相空间里重构，再应用组合神经网络，对柴油机振动信号进行拟合和预测。该组合神经网络是一个两级系统，第一级有两个神经网络的预报——一个多目标前馈网络和一个函数耦合神经网络，用模糊反向传播算法进行训练；第二级是由第一级产生的两个预测结果混合得到的组合模型，采用Karmarkar的线性规划算法进行训练。实际应用证明了该方法的有效性。     

FEATURE EXTRACTION OF VIBRATION SIGNALS BASED ON WAVELET PACKET TRANSFORM

A method is proposed for the analysis of vibration signals from components of rotating machines, based on the wavelet packet transformation (WPT) and the underlying physical concepts of modulation mechanism. The method provides a finer analysis and better time-frequency localization capabilities than any other analysis methods. Both details and approximations are split into finer components and result in better-localized frequency ranges corresponding to each node of a wavelet packet tree. For the purpose of feature extraction, a hard threshold is given and the energy of the coefficients above the threshold is used, as a criterion for the selection of the best vector. The feature extraction of a vibration signal is accomplished by computing the reconstruction signal and its spectrum. When applied to a rolling bear vibration signal feature extraction, the proposed method can lead to be very effective.     

基于热力学模型的液化石油气发动机 燃烧放热及排放分析

通过燃用汽油及液化石油气的对比试验得出了两种燃料的对比燃烧特性,从而在燃烧机理上分析了其燃烧及排放特性。结论表明以汽油机改装的LPG(液化石油气)发动机自身带有一些缺陷,但通过改装及调试是可以获得较理想的动力性并改善排放指标的。