柴油机连杆机构运动学和动力学的精确计算方法

本文以柴油机中作最复杂运动的主副连杆机构为研究对象(单列、并列和叉形连杆都是主副连杆的特例)。首走推导出连杆上任一质点的精确的运动学公式,并获得连杆上任一微质量的复杂的惯性力计算式,随后在连杆惯性力、燃气压力和活塞组的往复惯性力共同作用下求得活塞侧推力以及活塞销、副连杆销、曲柄销和各轴承的负荷。同时分析了连杆螺栓和大头結合面的受力情况。这就为柴油机的强度计算、平衡和振动计算提供可靠的受力边界条件。在分析各承载表面的负荷分布形式时,作者提出应该结合弹性接触分析方法,以使由于弹性变形而引起的负荷不均匀分布形式得到如实的反映。     

多缸内燃机缸体瞬态动力分析

建立了某4缸内燃机缸体的有限元模型，运用完全矩阵法进行了缸体的模态分析及瞬态动力分析。分析中考虑了缸套所受的缸套-活塞间的润滑油膜力、曲轴主轴承处所受的油膜动压作用、燃烧室内气体压力的作用以及缸盖对缸体的作用力。缸套活塞间的油膜力通过求解平均雷诺方程得到。曲轴主轴承处所受的油膜力由主轴承油膜润滑与活塞-连杆-曲轴系统动力学的耦合分析得到。瞬态动力学分析表明：该型号的内燃机在工作过程中，缸体的受迫振动主要是弯曲振动及沿缸套轴向的伸缩振动。缸体的振动会对缸套-活塞间的油膜润滑产生很大影响。     

基于AVL Excite Designer的WD615柴油机曲轴轴承润滑性能研究

在分析柴油机曲柄连杆机构动力学行为和曲轴轴承的动态润滑的基础上,建立该系统的动力学与流体动力润滑耦合的动力学分析模型。利用AVL Excite Designer动力学分析软件,以WD615柴油机八平衡块曲轴为研究对象,通过对其主轴承和连杆轴承油膜压力进行计算分析研究,从而得出这种算法对柴油机曲轴轴承设计具有指导意义。     

利用光弹性应力分析法研究连杆

可将连杆作为实验应力分析法的一种有价值的应用方面。连杆是发动机活塞和曲轴之间的传动零件,因此在设计时不仅要正确考虑应力问题,而且为了保证两个零件轴承处的润滑性,轴承部分必须有一定的刚度。此外,在设计连杆时还必须考虑制造问题。作为发动机的运动件,连杆影响轴承、曲轴和曲轴箱壁所承受的惯性力负荷,因此,最好在发动机初步设计阶段就考虑合适的连杆形状,以便能够正确设计承受惯性力的零件。     

内燃机滑动轴承的设计及故障诊断

1　概述内燃机滑动轴承主要包括 :曲轴主轴承、连杆大端轴承、连杆小端轴承、曲轴轴端止推主轴承以及凸轮轴轴承。如图 1所示　　　　　　　　　　图 1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图 2　内燃机轴承受力分析　　作为内燃机主要摩擦副的主轴承、连杆轴承承受着很高的非稳定载荷 ,即动载荷 ,所以 ,内燃机轴承是典型的动载滑动轴承 ,由于内燃机轴承的位置结构受到严格的限制 ,且工作条件恶劣 ,如受内燃机燃烧室高温燃气的影响等 ,因此 ,内燃机轴承在结构和设计方面有许多特殊性。随着内燃机轴承润滑理论及设计计算方法的深入…     

某星形活塞发动机主连杆多轴疲劳强度分析

为评估某航空星形活塞发动机主连杆结构强度,建立曲柄连杆机构运动学和动力学分析模型,得到主连杆载荷特性。建立了考虑结构接触非线性因素的主连杆应力计算有限元模型,通过由模拟装置得到的实测应力数据对模型进行了标定,进而计算得到整个工作循环内的动态应力场。结果表明:副连杆引起的附加弯矩是影响主连杆杆身危险部位应力过高的主导因素。在此基础上,考虑结构表面工艺状态等因素的影响,基于临界平面法对主连杆多轴疲劳强度进行了校核。结果表明:该连杆杆身与大头过渡区域处疲劳安全系数较低,计算危险点与实际疲劳裂纹位置一致。     

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.     

斯特林发动机V型传动系统激励力的计算分析研究

介绍了有关斯特林发动机传动系统激励力的计算分析研究。建立了斯特林发动机传动系统刚柔混合的多体动力学模型,计算了曲轴主轴承载荷和活塞侧推力等激励力。对比分析了有、无齿轮啮合力对主轴承载荷的影响,指出:计算斯特林发动机传动系统激励力时应考虑齿轮啮合冲击力的影响。对比分析了不同活塞间隙对活塞侧推力的影响,结果表明:活塞杆与缸套间隙在0.08~0.12 mm时,活塞侧推力的影响较小。     

S195柴油机讲座(2)

<正> 2 S195柴油机曲柄连杆机构特点和调整 S195柴油机具有结构紧凑、简单、体积小、重量轻和功率大的特点。它由曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、润滑系统、冷却系统等部分组成。曲柄连杆机构是S195柴油机的重要组成部分,由活塞连杆组、曲轴飞轮组和平衡机构等组成。这些零部件都是主要运动件,它们的主要功用是组成燃烧室,柴油在燃烧室内燃烧产生高压燃气推动活塞运动,又通过连杆把活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动,然后由飞轮输出动力,带动机器工作。 2.1 活塞连杆组 S195柴油机活塞连杆组由活塞,活塞环、活塞销、连杆以及轴瓦、衬套等零件组成(图1)。     

车用汽油机活塞销座轴承润滑特性

利用活塞、连杆系统多体动力学分析结合弹性流体动力学润滑(EHL)模型,研究了活塞销座轴承的润滑特性.首先建立了活塞、活塞销和连杆的有限元模型,利用Craig-Bampton方法对其进行了自由度缩减以降低求解规模,然后在活塞销座轴承和连杆小头轴承引入EHL润滑模型,计算了活塞销座轴承的油膜厚度、油膜压力和干接触压力等轴承润滑特性参数.研究了是否考虑活塞和活塞销的结构弹性及油膜空穴对计算结果可能产生的影响,分析了活塞销孔间隙、活塞销刚度和活塞销孔几何形状等参数对其润滑特性的影响,用不同形状销孔的润滑特性计算结果解释了发动机热拉伤试验中出现的活塞销孔拉伤情况.结果表明:活塞和活塞销的结构弹性及油膜空穴是汽油机活塞销座轴承分析中不可忽略的影响因素;活塞销刚度和活塞销孔几何形状对活塞销座轴承润滑特性有重要的影响.     

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。     

X105系列柴油机讲座(5)

<正> 5 润滑系统 X105型柴油机主要运动零件和摩擦副表面采用压力和飞溅相结合的润滑方式。油底壳中机油,从粗滤器和吸油管被机油泵吸入,经水冷式机油冷却器压送至二级并联机油滤清器,此时机油分二路,一路进入离心式精滤器,过滤后流回油底壳;另一路经纸质滤芯式机油滤清器,进入机体主油道,再分流到各主轴承和凸轮轴孔,并经曲轴内斜油孔进入连杆轴承,同时主油道内的机油通过Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡凸轮轴孔,经缸盖和摇臂座上油孔及摇臂轴油道进入摇臂。流经前主轴承的机油进入正时惰齿轮轴承和中间齿轮轴承。其他运动零件如气缸套与活塞、连杆小头衬     

供油提前角对内燃机曲轴主轴承动力学的影响

为研究内燃机曲轴主轴承动力学的影响因素,建立曲轴一轴承柔性多体系统动力学仿真模型,在不同供油提前角的基础上建立曲轴主轴承轴心轨迹运动方程,采用有限差分法与欧拉方法相结合求解有限长滑动轴承雷诺方程,得出曲轴主轴承轴心运动轨迹及整周油膜压力分布。分析结果表明:曲轴主轴承轴心轨迹随供油提前角的增大而有向轴承中心移动的趋势,最小油膜厚度随供油提前角的增大而增大,因而在内燃机设计初期应当充分考虑供油提前角对内燃机曲轴主轴承动力学的影响。     

基于ADAMS的柴油机曲轴多体动力学仿真

以某多缸发动机曲轴为例,采用动力学分析软件ADAMS对曲轴-连杆-活塞机构进行多刚体动力学仿真;结合有限元软件MSC.Patran/Nastran,运用模态分析技术,得到曲轴固有频率及振型,对曲轴刚柔混合体模型进行柔体动力学仿真,得到曲轴动态应力分布变化,更真实地反映了曲轴的工作情况。     

活塞动力学二阶运动的仿真方法与试验研究

采用多体动力学在时间域内迭代计算活塞、缸套及润滑油膜相互耦合子系统的运动学与动力学方程,在考虑活塞体径向刚度、活塞体及缸套冷热态型面的影响下,得到活塞主、副推力侧实际工况下的热态配缸间隙;动力学仿真方法计算出活塞二阶运动结果,包括:活塞主、副推力面间换向的径向运动和绕活塞销的转动;二阶运动对缸套的动态敲击力作为载荷边界条件施加在有限元模型上,计算出气缸体在活塞敲击下的振动响应;同时,在发动机台架上对气缸体两侧的活塞敲击处布置加速度传感器、以及布置缸内爆压传感器和上止点位置测量得到气缸体结构振动响应,试验结果验证了仿真模型的有效性.     

不同曲轴平衡率下柴油机主轴承润滑特性分析及变壁厚优化设计

基于弹性流体动压润滑及多体动力学理论,以某船用大功率柴油机主轴承为研究对象,考虑曲轴主轴承的弹性变形、表面粗糙度、供油特性等因素,建立主轴承的弹性液体动力学仿真分析模型;通过试验对该模型建立方法进行了验证.基于该模型,分析了曲轴平衡率对主轴承最小油膜厚度、最大油膜压力、轴心轨迹及滑油填充率等润滑特性参数的影响规律,并就...     

发动机轴瓦维修中的常见错误做法

在汽车发动机曲轴连杆轴承和主轴承的维修中,常见一些违反工艺操作规程的错误做法,其危害性很大,轻者会造成维修质量下降,重者则会导致机械事故的发生,必须引起汽车维修人员的高度重视。1用砂纸打磨轴承合金在修配曲轴连杆轴承、主轴承及连杆衬套时,当配合间隙和接触面积达不到技术要求时,有的人习惯于用细砂纸来打磨轴承或衬套,以达到配合间隙。殊不知,这样做是非常错误的。因为在打磨过程中,砂纸上脱落的硬质砂粒会嵌入较软的轴承合金或衬套合金内,使轴承与轴颈或连杆衬套与活塞销间产生剧烈的磨料磨损,导致早期拉伤或剥落,影响发动机的使…     

基于弹性流体动力学的曲轴系统仿真分析

以某船用柴油机为研究对象,进行曲轴主轴承载荷计算及对比分析。采用多柔体动力学计算主轴承载荷,柔体之间应用弹性流体动力学耦合。结果显示,液动轴承耦合的动力学结果更接近真实情况,曲轴主轴承各部分载荷分布并不均匀,容易造成偏磨,同时,为曲轴主轴承设计及曲轴受力分析提供了重要依据。     

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。     

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。