內(nèi)燃機(jī)曲軸

內(nèi)容概要

本書首先針對各種機(jī)械裝置使用最普遍、最基本的直軸一軸承系統(tǒng)開展了摩擦學(xué)、剛度和強(qiáng)度耦合的理論和試驗(yàn)研究。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了內(nèi)燃機(jī)曲軸一軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、剛度和強(qiáng)度的耦合研究。    在推導(dǎo)軸頸在軸承中傾斜時的油膜厚度方程和建立計算軸承孔表面彈性變形的變形矩陣的基礎(chǔ)上，計算了軸頸傾斜時徑向滑動軸承的油膜壓力、油膜反力、端泄流量、摩擦力與摩擦系數(shù)和保持軸承穩(wěn)定工作的力矩等特性參數(shù)，通過與不計軸頸傾斜情況的對比，分析了在不同軸承參數(shù)下軸頸傾斜對軸承性能的影響，探討了徑向滑動軸承計及軸頸傾斜影響在理論分析上的意義。    建立了軸受載變形導(dǎo)致軸頸在軸承中傾斜的傾斜角計算公式、Reynolds方程和分析方法，探討了軸受載變形導(dǎo)致軸頸在軸承中傾斜對滑動軸承潤滑性能的影響。根據(jù)軸承潤滑分析結(jié)果，確定載荷邊界條件，應(yīng)用有限元方法研究了軸承油膜壓力分布形態(tài)對軸應(yīng)力的影響。    研制了研究直軸一軸承系統(tǒng)中軸承潤滑性能的專用試驗(yàn)裝置，對軸受大小恒定的旋轉(zhuǎn)載荷作用產(chǎn)生變形導(dǎo)致軸頸在軸承中傾斜a-滑動軸承的潤滑性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。比較了試驗(yàn)與理論計算結(jié)果，以驗(yàn)證理論分析中采用的基本方程、公式和方法的正確性。    分析討論了多缸內(nèi)燃機(jī)曲軸軸承負(fù)荷和曲軸變形的計算方法，提出了簡單、省時、精度滿足要求的整體曲軸梁單元有限元計算方法。根據(jù)整體曲軸梁單元有限元法計算的軸承負(fù)荷和曲軸變形，重點(diǎn)進(jìn)行了計入曲軸受實(shí)際載荷作用產(chǎn)生變形導(dǎo)致軸頸傾斜的曲軸軸承潤滑分析。    計算了幾種不同形式載荷邊界條件時的曲軸應(yīng)力，分析了載荷邊界條件的處理方法對曲軸強(qiáng)度計算結(jié)果的影響程度。    采用整體曲軸模型有限元分析方法，分別以計及和不計曲軸受載變形導(dǎo)致軸頸在軸承中傾斜時的軸承潤滑分析得到的軸承油膜壓力分布作為載荷邊界條件，計算分析了軸承油膜壓力的分布狀態(tài)對曲軸應(yīng)力分布和強(qiáng)度的影響。

作者簡介

孫軍，合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院教授。1960年生于江蘇省鎮(zhèn)江市，1982、1987和2005年分別畢業(yè)于安徽工學(xué)院、吉林工業(yè)大學(xué)和合肥工業(yè)大學(xué)，獲學(xué)士、碩士和博士學(xué)位?，F(xiàn)任動力機(jī)械及工程學(xué)科負(fù)責(zé)人。長期從事動力機(jī)械（內(nèi)燃機(jī)）和機(jī)械設(shè)計理論與方法領(lǐng)域的教學(xué)和研究，主持和參加過多項(xiàng)國家和部省級科研項(xiàng)目，出版《汽車發(fā)動機(jī)原理》著作1部，被授予國家發(fā)明專利1項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇。

書籍目錄

第一章  緒論  1.1  引言  1.2  研究進(jìn)展    1.2.1  內(nèi)燃機(jī)曲軸軸承潤滑研究的進(jìn)展    1.2.2  內(nèi)燃機(jī)曲軸強(qiáng)度研究的進(jìn)展  1.3  本書研究的意義和內(nèi)容    1.3.1  研究意義    1.3.2  研究內(nèi)容第二章  計及軸頸傾斜的徑向滑動軸承流體動力潤滑分析  2.1  引言  2.2  基本方程和公式    2.2.1  軸頸在軸承中傾斜時的油膜厚度方程    2.2.2  Reyn01ds方程及其邊界條件    2.2.3  軸承油膜反力（承載量）    2.2.4  軸承端泄流量    2.2.5  摩擦力與摩擦系數(shù)    2.2.6  保持軸頸傾斜的軸承穩(wěn)定工作的力矩  2.3  數(shù)值計算方法  2.4  軸頸傾斜對軸承性能的影響  2.5  不同軸承間隙和寬度時軸頸傾斜對軸承性能的影響  2.6  小結(jié)第三章  直軸-軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、剛度和強(qiáng)度的耦合分析  3.1  引言  3.2  軸受載變形導(dǎo)致軸頸傾斜時滑動軸承的潤滑分析    3.2.1  基本方程和公式    3.2.2  分析方法    3.2.3  軸受載變形導(dǎo)致的軸頸傾斜對軸承性能的影響  3.3  計入軸承油膜壓力偏布的軸強(qiáng)度研究    3.3.1  軸強(qiáng)度的有限元計算    3.3.2  結(jié)果與分析  3.4  小結(jié)第四章  直軸-軸承系統(tǒng)中軸受載變形產(chǎn)生的軸頸傾斜對滑動軸承性能影響的試驗(yàn)研究  4.1  引言  4.2  試驗(yàn)內(nèi)容  4.3  試驗(yàn)裝置    4.3.1  機(jī)械部分    4.3.2  測試系統(tǒng)  4.4  測試方法    4.4.1  軸頸在軸承中的傾斜角確定    4.4.2  測試過程  4.5  試驗(yàn)結(jié)果與分析    4.5.1  不同軸承間隙時的影響    4.5.2  不同軸承寬度時的影響    4.5.3  油膜壓力和油膜厚度在載荷一個變化周期內(nèi)的變化    4.5.4  試驗(yàn)與理論計算結(jié)果的比較  4.6  小結(jié)第五章  內(nèi)燃機(jī)曲軸-軸承系統(tǒng)中曲軸受載變形引起的軸頸傾斜對軸承性能影響的研究  5.1  引言  5.2  曲軸軸承負(fù)荷的計算    5.2.1  內(nèi)燃機(jī)動力計算方法    5.2.2  整體曲軸梁單元有限元計算方法  5.3  曲軸變形的有限元計算    5.3.1  整體曲軸梁單元和體單元計算模型的建立    5.3.2  邊界條件處理    5.3.3  曲軸變形計算與分析    5.3.4  整體曲軸梁單元和體單元計算模型的比較分析    5.3.5  曲軸各軸頸傾斜角計算  5.4  曲軸受載變形導(dǎo)致軸頸傾斜時曲軸軸承的潤滑分析    5.4.1  基本方程及其數(shù)值解法    5.4.2  軸承表面彈性變形計算的變形矩陣求解    5.4.3  計算方法    5.4.4  結(jié)果與分析  5.5  小結(jié)第六章  內(nèi)燃機(jī)曲軸-軸承系統(tǒng)中軸承潤滑狀態(tài)對曲軸強(qiáng)度影響的研究  6.1  引言  6.2  載荷邊界條件處理對曲軸應(yīng)力計算的影響    6.2.1  計算模型    6.2.2  載荷及位移邊界條件處理    6.2.3  結(jié)果與分析  6.3  軸承潤滑狀態(tài)對曲軸應(yīng)力分布的影響    6.3.1  曲軸有限元計算模型    6.3.2  邊界條件的處理方法    6.3.3  結(jié)果與分析  6.4  軸承潤滑狀態(tài)對曲軸強(qiáng)度的影響    6.4.1  曲軸疲勞強(qiáng)度的計算式    6.4.2  結(jié)果與分析  6.5  小結(jié)附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一章　緒論　　1.1　引言　　曲軸一軸承系統(tǒng)主要由曲軸和曲軸軸承組成，曲軸和曲軸軸承分別是內(nèi)燃機(jī)的主要運(yùn)動部件之一和主要摩擦副之一。內(nèi)燃機(jī)工作可靠性、耐久性和使用壽命等與曲軸—軸承系統(tǒng)有密切的關(guān)系。近年來，隨著內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展，強(qiáng)化指標(biāo)（平均有效壓力和轉(zhuǎn)速）的不斷提高，曲軸—軸承系統(tǒng)的工作條件更加惡劣，曲軸軸承的潤滑和曲軸的強(qiáng)度問題更加嚴(yán)重。為了適應(yīng)內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的要求，保證曲軸一軸承系統(tǒng)的工作可靠、耐久，需要使設(shè)計階段作出的計算結(jié)果更進(jìn)一步接近實(shí)際。為此，必須全面和系統(tǒng)地研究曲軸一軸承系統(tǒng)，不斷改進(jìn)設(shè)計方法，準(zhǔn)確預(yù)測軸承性能和曲軸強(qiáng)度?！　?.2　研究進(jìn)展　　1.2.1　內(nèi)燃機(jī)曲軸軸承潤滑研究的進(jìn)展　　1.2.1.1　基本分析方法　　內(nèi)燃機(jī)曲軸軸承工作時承受的載荷大小和方向是隨時間變化的，因而其軸心位置（即軸心軌跡）也是隨時間變化的。內(nèi)燃機(jī)工作狀況穩(wěn)定時，曲軸軸承的軸心軌跡是一條封閉曲線。與穩(wěn)定載荷軸承不同，內(nèi)燃機(jī)曲軸軸承的潤滑分析是首先根據(jù)已知的載荷大小和方向隨時間變化的情況，逆解Reynolds方程，計算軸心軌跡，之后進(jìn)一步確定軸承的潤滑狀況。

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