基于粒子群算法的内燃机曲轴轴承优化设计

基于曲轴轴承润滑分析建立的轴承性能数据库,采用插值方法,获取不同结构尺寸轴承的润滑性能,应用粒子群算法,以轴承摩擦功耗为目标,对内燃机曲轴轴承进行优化设计.通过N485柴油机曲轴轴承的实例优化表明,此方法是切实可行的.     

曲轴平衡率对主轴承润滑特性的影响

针对某型柴油机功率提升后主轴承润滑性能恶化的现象,考虑轴颈与轴瓦表面粗糙度、曲轴与轴承座弹性变形的影响,建立了12 V90°柴油机主轴承的润滑分析计算模型.根据弹性流体动力润滑、轴承动力学及平衡率计算理论,分析了不同曲轴平衡率对主轴承的润滑性能的影响.采用正交试验研究了平衡率、轴承宽度及轴承间隙对最小油膜厚度、最大油膜压力、平均摩擦损失功和峰值粗糙接触压力的影响,并提出了改进方案.结果表明:曲轴平衡率对主轴承润滑性能有很大的影响,对最小油膜厚度、最大油膜压力和峰值粗糙接触压力的影响权重与轴承间隙相接近,均低于轴承宽度;平衡率对平均摩擦损失功的影响权重最大;相比轴承宽度、轴承间隙等影响因素,曲轴平衡率在强化柴油机主轴承润滑设计阶段也应重点考虑.     

内燃机曲轴轴承和曲轴优化设计的研究现状与展望

论述了曲轴轴承和曲轴优化设计的研究现状和进展,探讨当前曲轴轴承或曲轴单个零件优化设计的弊端,并对如何更加合理进行曲轴轴承和曲轴优化设计提出见解,展望了研究中尚待进一步研究的问题及深入研究这些问题的必要性和重要性。     

曲轴-轴承系统计入曲轴变形的轴承摩擦学性能分析

内燃机工作中曲轴与轴承之间存在直接的相互作用,而目前曲轴轴承的润滑分析一般都是在摩擦学学科领域内,仅考虑轴承自身因素的影响。以曲轴-轴承系统为研究对象,进行计人曲轴受实际负荷作用产生变形的曲轴轴承润滑分析。分析中采用整体曲轴梁单元法计算曲轴变形和曲轴轴承负荷,采用变形矩阵法计算油膜压力作用下轴瓦表面的变形,采用动力学法计算轴承的轴心轨迹。结果表明,计人曲轴变形的影响时,轴承前后端面上轴心轨迹在局部位置有明显变化,某些时刻附近轴承最大油膜压力增加明显,绝大部分时间轴承最小油膜厚度有不同程度减小,轴承油膜压力的分布状况发生了变化,产生了偏布。     

曲轴-轴承系统机械行为的捆绑式分析方法

内燃机在运行时,各种机械行为是同时发生的。基于这种理念,提出一种求解曲轴-轴承系统动力学、摩擦学和刚度、强度的捆绑式分析方法。该方法首先通过曲轴-轴承系统动力学和摩擦学耦合分析,计算出动态油膜压力,然后动态施加于曲轴表面计算曲轴动应力。着重讨论曲轴倾斜和轴瓦弹性变形对曲轴-轴承系统动力学、主轴承摩擦学和曲轴动应力的影响。研究发现,曲轴倾斜和轴瓦变形对主轴承摩擦学和曲轴动应力的影响较大,对曲轴-轴承系统动力学影响相对较小。     

曲轴摩擦表面缺陷应力状态的数值分析

以新发展的变分法和非线性优化方法求解能量泛函,研究曲轴表面有摩擦工作条件下的接触问题,分析曲轴摩擦表面的应力状态和应力历程,并对计算结果进行讨论.计算结果显示,表面缺陷对应力分布有重大影响,计算分析时考虑对曲轴表面缺陷的影响是必要的.本文为今后曲轴表面缺陷评估和应力分析提供了有益的参考.     

发动机曲轴主轴承液体动力学分析

以某直列四缸发动机为研究对象,采用AVL_EXCITE Designer软件计算分析曲轴主轴承的液体动力学特性。根据经验公式计算主轴承载荷,建立润滑仿真模型对曲轴主轴承进行动力学仿真及润滑计算。根据对最小油膜厚度和最大油膜压力的仿真结果分析,为轴承优化设计提供了依据。     

考虑曲轴倾斜和摩擦接触的主轴承润滑分析

采用有限元、多体动力学和弹性流体动力润滑理论来联合计算16V240ZJB型柴油机主轴承的润滑情况,将曲轴当作弹性体,以考虑曲轴的弹性变形对主轴承润滑状态的影响.曲轴工作过程中受外力的作用,会产生弹性弯曲变形,使主轴颈在主轴承内倾斜,甚至与主轴瓦的边缘发生摩擦接触,本文采用了Greenwood-Tripp粗糙接触模型计算接触摩擦力.根据AVL相关标准评价了润滑计算结果,九个主轴承均润滑良好,其中第8主轴承粗糙接触压力最大、油膜厚度最低,润滑的情况相对最恶劣.     

单缸柴油机曲轴优化设计

在一台单缸柴油试验机的曲轴优化设计过程中,对曲轴的设计要点进行了阐述,并通过软件,AVL Excite Designer对单缸机的回转不均匀度和曲轴强度进行了计算校核。     

直列4缸发动机曲轴平衡方案研究

针对某直列4缸发动机曲轴不同平衡方案,运用AVLEXCITEDesigner进行了仿真计算,得到了各方案下主轴承载荷随曲轴平衡率的变化情况：第1、3和第5主轴承的最大轴承载荷随着曲轴平衡率的增大而增大,而平均主轴承栽荷随着平衡率的增大而减小;第2、4主轴承的最大轴承载荷和平均轴承载荷随平衡率的增加变化不大,并通过计算结果对不同方案进行了比较。     

基于ANSYS内燃机车柴油机曲轴三维有限元分析

本文以内燃机车16V240柴油机曲轴为例,在PRO／E中进行三维实体建模;利用有限元分析软件ANSYS分析了曲轴的变形和应力状态并校核了曲轴的静强度与疲劳强度,为柴油机曲轴的结构优化设计提供了有价值的参考依据。     

某大功率低速柴油机曲轴三维有限元分析

以某大功率低速柴油机曲轴为研究对象,从曲轴系动态仿真模型中获得了曲柄销处工作周期序列动载荷谱,并以此为力边界条件,运用有限元分析法分析计算了曲轴工作周期结构强度。结果表明应力极值主要发生在主轴颈与曲拐相连部位上方的过渡圆角处,这一结论对曲轴设计和优化有一定意义。     

球铁曲轴的BMP工艺

本文简述了球铁曲轴的强韧化新工艺──ＢＭＰ工艺，揭示了用这种工艺处理的１９５柴油机球铁曲轴的组织、应力分布，并进行了全面的性能测试。结果表明，ＢＭＰ工艺处理的曲轴轴颈及过渡圆角处的残余应力均较高，平均为４００ＭＰａ，是中频淬火曲轴的４倍。由于圆角处得到了强化，曲轴本体疲劳强度高达１７４ＭＰａ，实现了强度、韧性和耐磨性的优化结合。     

改善内燃机曲轴轴承润滑状态的研究

本文通过精确理论计算和现场检测资料分析,系统地研究内燃机曲轴轴承的润滑状态,提出改善曲轴轴承润滑、防止"碾瓦"的方法．分析计算结果和长期测量结果,找出能保证良好润滑的合理的轴承周隙,指出控制主轴承孔不同轴度、曲轴轮预跳动量,确保良好轴承间隙和控制所用机油的品质,是防止"碾瓦"的关键;并提出10L207E柴油机轴承间隙、主轴承孔和曲轴的检修标准及检修方法．     

曲轴圆角滚压残余应力的分布研究

圆角滚压是提高曲轴疲劳强度和综合机械性能的重要手段之一。对现有的曲轴圆角滚压强化机理进行梳理,在ABAQUS中依据曲轴圆角滚压的工艺过程对已建立的曲轴有限元简化模型施加载荷等边界条件,同时从曲轴滚压后残余应力分布的角度对曲轴在动力学上进行滚压的数值模拟,分析了曲轴滚压后的圆角处残余应力的分布和大小,得到残余应力在圆角处的总体分布趋势。发现滚压后曲轴强度得到强化的同时,在圆角两边缘区域也形成了削弱其强度的周向应力环带。     

基于集成仿真技术的曲轴结构优化方法研究

提出了一种实用的利用成熟有限元分析平台和多学科设计优化软件进行结构优化的方法。以四缸发动机曲轴为例,采用I—DEAS、VC 、iSIGHT软件构建了一个曲轴结构尺寸优化软件集成系统,实现了曲轴结构优化的整个流程,并对程序控制的实体模型参数化修改、集成框架以及连续二次规划法(NLPQL)等进行了探讨。