内燃机曲轴轴承和曲轴优化设计的研究现状与展望.pdf

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1、2011年6月InternalCombustionEnginesJun．2011内燃机曲轴轴承和曲轴优设计的，⋯．二，、研究现状与展望i’j。黄保科。孙军，杨扬：：：j’’‘．：·(合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009)化10’≯’j、一，·-7．?、?‘，t?，一，。、“、㈡’、。i．?，、～‘。．‘，。。。-÷．、、‘t‘一，÷一汀、r。p：。．。jj、。!，~、∥。r：：’摘要：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陆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

2、问题及深入研究这些问题的必要性和重要性。关键词：内燃机；曲轴轴承；曲轴；优化设计中图分类号：TK401文献标识码：A文章编号：1000—6494(2011)03一O004—05AReviewofOptimalDesignforCrankshaftBearingandCrankshaftofInternalCombustionEngineHUANGBao—ke，SUNJun，YANGYang(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Ab

3、stract：Crankshaftbearingandcrankshaftareimportantpartsforinternalcombustionengines．Theperformanceofcrankshaftbearingandcrankshaftcallbegreatlyimprovedbyoptimumdesign．Inthispaper，currentresearchandprogressabouttheoptimumdesignofcrankshaftbearingsandcrankshaftweresummarized，theshortcomings

4、thatbearingorcrank-shaft鹊theindividualpartswasoptimizedcurrentlywerediscussed．Someviewsabouthowtodesignbearingandcrankshaftmorereasonablyandmoreoptimallywereproposed，andsomeproblemsneedtobefurtherresearchedwhilethenecessityandimportanceoffurtherresearchwereviewed．Keywords：internalcombust

5、ionengine；bearing；crankshaft；optimullldesign0前言内燃机曲轴轴承和曲轴的优化设计是设计现代高性能内燃机的要求。相对于以往传统设计方法，现代的优化设计过程更加注重曲轴轴承和曲轴的实际运行情况。优化后的曲轴轴承和曲轴不仅在结构和尺寸上更加合理，运行寿命得到延长，而且设计周期大大降低。在国内外学者的共同努力基金项目：安徽省自然科学基金资助项目(090414171)；国家自然科学基金资助项目(50975cr73)；清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金资助项目(SKLTK_F08805)；合肥工业大学2009年学生创新基金资助项目(XS

6、09010)作者简介：黄保科(1985一)，男，硕士研究生，主要研究方向为内燃机现代设计理论与方法和摩擦学。收稿日期：2011—0l一13下，曲轴轴承和曲轴的优化设计得到了比较迅速的发展。但是，目前的优化设计基本都是针对曲轴轴承或曲轴单一零件进行的，没有考虑曲轴轴承和曲轴之间存在的各种不可分割的机械行为，实际上曲轴轴承和曲轴是相互作用、相互影响的。因此曲轴轴承或曲轴单个零件得到优化，与之相对应的零件未必也得到优化，其性能或运行状态甚至有可能恶化。笔者在论述了曲轴轴承和曲轴优化设计研究现状的基础上，讨论并展望了研究中尚待进一步研究的问题。l曲轴轴承的优化设计1．1数学模型

7、的建立1．1．1目标函数优化设计的目标函数是以设计变量来表示设计所要追求的某种性能指标的解析式‘1。，包括单目第3期黄保科等：内燃机曲轴轴承和曲轴优化设计的研究现状与展望·5·标函数和多目标函数：a．单目标函数【2“0

8、。曲轴轴承的单目标优化一般追求轴承最重要性能的优化。文献[2，3，7]以所有曲轴轴承在内燃机一个工作循环中的平均摩擦功耗之和(总平均摩擦功耗)为目标函数；文献[4～6，8，9]则是以轴承承载量系数c。(又称索氏数)为目标函数。b．多目标函数【l卜⋯川。多目标函数综合考虑轴承的多种性能指标，因为优化时考虑了多种因素，所以轴承