考虑油膜特性的hcpe曲轴动力分析及优化

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1、摘要液压约束活塞发动机(HydraulicConfmedPistonEngine，HCPE)，是一种直接将燃烧热转换为液压能和旋转机械能的新型动力系统，能够明显改善能量的转换效率，具有较好的动力性和经济性。为了改善HCPE整体性能和加强结构的紧凑性，对HCPE的连杆与曲轴结构进行了分析优化及其重要。根据曲轴润滑油膜形成机理，润滑形式定位牛顿流体润滑，参照Reynolds方程，确定其边界条件，使用超松弛迭代法，求得油膜刚度；在曲轴静力学分析中，把油膜刚度转化为弹簧刚度，代入模型进行了分析：并对之前所做的全接触有限元模型与本文所采用的等效弹簧有限元模型的静力分析进行了比较，得出等效弹簧有

2、限元模型更加符合曲轴实际工况。针对本实验室提出的液压约束活塞发动机的曲轴优化，分析比较了几种常用的曲轴优化分析方法：有限元法、基于ADAMS的动力分析。提出了使用雷诺方程建立油膜模型，求得油膜刚度等效为弹簧在ansys下分析优化的等效弹簧分析法。得到了较接近真实工况下的曲轴运动环境，进行了更加合理的优化。优化后曲轴体积减小了15．1％，优化后的体积为2．4706x10。3m3。关键词：曲轴；优化设计；雷诺方程；油膜刚度AbstractHydraulicConfinedPistonEngine(HCPE)isathenewpowersystem，whichcandirectlytran

3、sformheatenergyofcombustionintohydraulicenergyandrotationalmechanicalenergy．ItCansignificantlyimprovetheefficiencyofenergyconversion，andhavegooddynamicandeconomicperformance．Inordertoimprovetheperformanceands仃engthenthecompactstructureoftheHCPE，themulti—disciplinaryoptimization，designofdesignof

4、thecrankshaftandconnectingrodisnecessarytoachievethedesireddesignpurposes．Accordingtothelubricationfilmformationmechanism．thelubricatingformpositioningNewtonfluidlubrication，accordingtotheReynoldsequation，theboundaryconditionsaredetermined，usingthesuperrelaxationiterationmethod，theoilfilmstiffn

5、ess；onthecrankshaftstaticsanalysis，theoilfilmstiffnessintothespringstiffness，themodelanalysis，staticanalysismodelofequivalentspringfiniteelementcontactfiniteelementmodelandthepriortodothecomparison，thespringelementmodelaccordswiththeactualworkingconditionofcrankshaftequivalent．Aimingattheoptimi

6、zationofHydraulicConfinedPistonEnginecrankshaftiSproposedbyourlaboratory，thearticle，severalcommoncrankshaftoptimizationanalysismethodanalyzed：finiteelementmethod，basedonthedynamicanalysisofADAMS．ProposedtheestablishmentofoilfilmmodelisobtainedusingtheReynoldsequation，oilfilmrigidityequivalentto

7、aspringofequivalentspringoptimizationinANSYSanalysis．Getclosertotherealconditionofthecrankshaftmovementenvironment．optimizet11emorereasonable．Theoptimizedcrankshaftvolumedecreasedby15．1％afteroptimization,thevolumeis2．4706×10。mj．Ke