内燃机主轴承变形特性及影响规律研究

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1、内燃机主轴承变形特性及影响规律研究吴斌辉2015年01月中图分类号：Tk422UDC分类号：621.4内燃机主轴承变形特性及影响规律研究作者姓名吴斌辉学院名称机械与车辆学院指导教师向建华副教授答辩委员会主席魏春源教授申请学位工学硕士学科专业动力工程及工程热物理学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年01月StudyonMainBearingDeformationCharacteristicsandInfluenceLawonInternalCombustionEngineCandidateName：Binh

2、uiWuSchoolorDepartment:MechanicalEngineeringFacultyMentor:AssociateProf.JianhuaXiangChair,ThesisCommittee：Prof.ChunyuanWeiDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：PowerMachinery&EngineeringThermophysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Juanar

3、y，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要曲轴作为往复式压缩机的关键核心部件，曲轴在机组运转过程中承受着随时间周期性变化的交变载荷，正是这种交变载荷的作用使得曲轴和主轴承受到不

4、同程度的变形，不仅影响着自身的使用寿命，而且关系到发动机的安全性和稳定性，对其他零部件的使用寿命和性能也存在很大的负面影响。因此对曲轴与主轴承结构之间的动力学特性特别是彼此之间变形的协调性分析已成为内燃机可靠性工程中的重要课题。本文主要围绕以下三个方面进行研究：⑴如何表达和评价曲轴与主轴承的变形根据形位误差理论对圆类零件变形的评价指标进行了研究，包括描述主轴承横截面变形的失圆度；描述多个主轴承整体性变形情况的同轴度、圆跳动和圆柱度；以及主轴承与外面零部件（曲轴）之间变形的协调性，并且将这些评价指标的数学定义实现为

5、算法代码。⑵曲轴与主轴承的动力学特性及影响规律研究以某12V机型柴油机为研究对象进行曲轴-主轴承结构动力学仿真分析，分析中主要运用AVL-EXCITE动力学和有限元相结合的方法，得到曲轴系的扭转振动特性，并通过实验对仿真模型进行了验证。采用轴承间隙和轴颈倾斜角度等参数对曲轴-主轴承之间的协调变形进行了研究，归纳了不同转速、轴承径向间隙、不同载荷及油压下曲轴-主轴承协调变形影响规律。⑶关键参数对单个及整体主轴承变形影响分析建立了曲轴、机体有限元模型，研究主轴承在预紧工况、过盈工况、润滑油膜载荷工况下的主轴承刚度分析

6、，并归纳不同参数对主轴承截面失圆度和多个主轴承整体协调变形的影响规律。为内燃机主轴承变形分析提供指导依据。关键词：主轴承，多体动力学，有限元，动态特性，变形IAbstractCrankshaftasthekeypartsofreciprocatingcompressor,theybearalternatingloadvaryingwithtimeperiodicallyduringoperation,whichmakingthecrankshaftandmainbearingssubjecttodeformati

7、onofdifferentdegree.Itisnotonlyaffectingthelifeofitsown,butalsorelatingtothesecurityandstabilityoftheengine.atthesametime,therearealotofnegativeeffectsonservicelifeandperformanceoftheotherparts.Sothedynamicsanalysisespeciallydeformationcoordinationbetweenthec

8、rankshaftandmainbearingstructurehasbecomeamajortopicinthestudyofinternalcombustionenginereliability.Thispaperisstudiedaroundthefollowingthreesubjects:1.Themethodologyondescribingthedeform