微造型对平行表面摩擦学性能影响及对发动机轴承改性研究

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1、中文摘要摘要发动机中的连杆轴承由于其工作条件恶劣，在使用中经常出现功率下降、过早磨损、疲劳断裂和润滑剂气化等失效现象。一个主要的原因是连杆轴承不能提供足够的承载力以平衡较高的连杆往复惯性力。随着微加工技术的发展，表面微造型方法以其能改善摩擦副性能的特点已得到密切的关注。已有的研究表明，合理的表面微造型设计能够提高摩擦副的承载能力，并减少接触表面的摩擦。本文立足于国家自然科学基金项目“表面微造型对大功率发动机连杆轴承摩擦学性能影响的研究”f项目编号50975297)，探讨利用微造型来改善发动机轴承的承载力、摩擦力、摩擦系数及应力等摩擦学性能。本文首先取一个微造型作为

2、研究对象，建立了具有微造型的平行表面模型，并对其进行流固耦合分析。研究了微造型几何尺寸对平行表面承载力、摩擦力、摩擦系数及表面应力等摩擦学性能的影响。数值结果表明：微造型几何尺寸的合理变化会显著改善平行表面的摩擦学性能。微造型深度的减小，会降低微造型表面应力的波动，微造型表面应力幅值会随微造型宽度的减小而减小。接着，在上述研究基础上，对于小尺寸微造型，基于多相流理论，建立具有微造型的发动机轴承油膜气穴模型，并对其进行了CFD模拟，并研究了微造型位置对发动机轴承摩擦学性能的影响。研究表明：微造型位置对轴承摩擦学性能有显著影响，发现微造型布置最佳位置为轴承最大油膜压力

3、区。进一步，基于发动机轴承的流固耦合模型，研究了微造型对发动耖。轴承静应力的影响，发现微造型可以减小发动机轴承的最大应力。最后，基于惯性释放的方法，分析了微造型对连杆瞬态性能的影响，发现微造型对连杆杆身动态应力影响较小。关键词：微造型，平行表面，发动机轴承，摩擦学性能，流固耦合IIABSTRACTPoorworkingconditionsresultinconnecting—rodbearinginaworkingengine，frequentlubricationfailures-forthesuchashighfrictionalpower,premature

4、we弧fatigue，lubricantcavitationandSOon．Oneofmainreasons1sthatthecollnecting—rodbearingCannotprovideenoughload—carryingcapacityto㈨ancethebigreciprocatinginertiaforceoftheconnecting—rod．Withdevelopmentofmicro—machining，thesurfacetexturingispaidcloseattentiontoduetoitsabilitytoimproveperf

5、ormancesfortribologicalpairs．Researchesavailableshowthattheappropriatedesignofthesurfacetexturescanincreasetheload。carryangcapacityoftribologicalpairs，andreducetheirfriction．Thisp印erisSUpportedbythenationalnaturalsciencefoundationfcrEffectofSurfaceDimpleOnHigh-powerEngineConnectingRod

6、Bearing7pibologicalPe，一向，m以noes(projectno．50975297)，whichexploreshowtousethesurfacetexturetoimDrovetrib0109icalperformancesoftheconnecting—rod，mainlyincmdingthe10ad—carryingcapacity,frictionforce，frictioncoefficientandstressfortheenginebearing．First．takeanexampleofadimple，effectsofdim

7、ple’SgeometricsizesontribologicalDerformancesofparalleldimpledsurfacesareanalyzedwithfluid—structureinteractionmethod，includingtheload—carryingcapacity,frictionforce，frictioncoef6cienta11dsurfacestressofthebearing．Numericalresultsshowthatthe1．ribologicalDerf6nnancescanbeimprovedsignif

8、icant