曲轴系多柔体动力学与动力润滑耦合分析

曲轴系多柔体动力学与动力润滑耦合分析

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文集编号: 2015012706256

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文档介绍

曲轴是发动机重要构成部件之一,在工作中承受交变的冲击载荷,工作状况恶劣。曲轴的工作性能直接影响着发动机的使用寿命和工作可靠性,而主轴承受载情况和动力润滑状况对曲轴工作性能的影响尤为显著。因此,对发动机曲轴系进行主轴承载荷和动力润滑研究具有重要意义。采用有限元法和多体动力学相结合的方法创建曲轴系多体模型,然后对曲轴系进行多体仿真研究。首先,本文基于LMS Virtual.LabMotion软件建立曲轴系多刚体动力学模型,进行动力学仿真研究,通过活塞的位移、速度和加速度曲线等仿真结果,证明了多体动力学模型的正确性。运用有限元网格划分软件Hypermesh对曲轴进行网格划分,导出BDF格式的柔性体文件,把刚体模型中的曲轴替换为柔体,通过Motion软件驱动Nastran计算曲轴的Craig-Bampton模态,最后调用模态文件创建曲轴系刚柔混合多体模型。通过刚柔耦合多体模型的仿真结果,对比分析了曲轴系刚性体模型和刚柔混合模型的主轴载荷,找到主轴承载荷的变化特性。其次,对曲轴系进行主轴承润滑仿真计算,提取两个工作循环的最小油膜厚度、最大油膜压力、轴心轨迹和摩擦功耗等仿真数据,进行轴承润滑性能分析。截取连续时间点的油膜压力分布云图,对比不同时间点油膜压力分布的变化,分析曲轴倾斜对油膜润滑性能的影响。通过对比刚性曲轴和柔性曲轴轴承润滑特性的变化,说明进行曲轴系多体动力学与动力润滑耦合仿真分析时考虑曲轴弹性变形是必要的。最后,探讨了不同轴承间隙和润滑油压力对轴承润滑性能的影响,给出提高轴承润滑性能的建议,为工程实际提供参考。

文档标签: 工程力学
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