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《合肥工业大学》 2005年
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曲轴—轴承系统摩擦学、刚度和强度的耦合研究

孙军  
【摘要】:本文首先针对各种机械装置使用最普遍、最基本的直轴—轴承系统,开展了摩擦学、刚度和强度耦合的理论和试验研究。在此基础上,进行了内燃机曲轴—轴承系统摩擦学、刚度和强度的耦合研究。 在推导轴颈在轴承中倾斜时的油膜厚度方程和建立计算轴承孔表面弹性变形的变形矩阵的基础上,计算了轴颈倾斜时径向滑动轴承的油膜压力、油膜反力、端泄流量、摩擦力与摩擦系数和保持轴承稳定工作的力矩等特性参数,通过与不计轴颈倾斜情况的对比,分析了在不同轴承参数下轴颈倾斜对轴承性能的影响,探讨了径向滑动轴承计及轴颈倾斜影响在理论分析上的意义。 建立了轴受载变形导致轴颈在轴承中倾斜的倾斜角计算公式、Reynolds方程和分析方法,探讨了轴受载变形导致轴颈在轴承中倾斜对滑动轴承润滑性能的影响。根据轴承润滑分析结果,确定载荷边界条件,应用有限元方法研究了轴承油膜压力分布形态对轴应力的影响。 研制了研究直轴—轴承系统中轴承润滑性能的专用试验装置,对轴受大小恒定的旋转载荷作用产生变形导致轴颈在轴承中倾斜时滑动轴承的润滑性能进行了试验研究。比较了试验与理论计算结果,以验证理论分析中采用的基本方程、公式和方法的正确性。 分析讨论了多缸内燃机曲轴轴承负荷和曲轴变形的计算方法,提出了简单、省时、精度满足要求的整体曲轴梁单元有限元计算方法。根据整体曲轴梁单元有限元法计算的轴承负荷和曲轴变形,重点进行了计入曲轴受实际载荷作用产生变形导致轴颈倾斜的曲轴轴承润滑分析。 计算了几种不同形式载荷边界条件时的曲轴应力,分析了载荷边界条件的处理方法对曲轴强度计算结果的影响程度。 采用整体曲轴模型有限元分析方法,分别以计及和不计曲轴受载变形导致轴颈在轴承中倾斜时的轴承润滑分析得到的轴承油膜压力分布作为载荷边界条件,计算分析了轴承油膜压力的分布状态对曲轴应力分布和强度的影响。 论文的创新点:针对国内外在内燃机曲轴—轴承系统设计分析计算的实际,根据学科交叉分析各种机械行为的理念,研究了内燃机曲轴强度、刚度与轴承摩擦学之间的相互作用与影响,使曲轴强度和轴承摩擦学性能的研究更加全面、系统,分析计算的结果更接近于实际。轴—轴承系统是各种机械装置中使用最普遍、最基本的支承—传动系统,因此本文提出的轴—轴承系统摩擦学、强度和刚度等机械行为的耦合效应,耦合分析方法具有普遍、深入研究的科学意义和工程应用价值。研制了直轴—轴承系统中轴承润滑性能研究的专用试验装置,进行了轴受载变形产生的轴颈倾斜对滑动轴承性能影响的试验研究。提出了计算多缸内燃机主轴承负荷和曲轴变形的整体曲轴梁单元有限元方法、内燃机曲轴—轴承系统中曲轴受载变形导致轴颈倾斜情况下的轴承润滑性能分析方法和轴承油膜压力的分布状态对曲轴强度影响的分析方法。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TH117.1

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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8 龙新华;高尚晗;孟光;;机床主轴-滚动轴承非光滑系统动态响应和分岔研究[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年
9 刘长利;张修丽;姚红良;李鹤;闻邦椿;;非线性振动特性在碰摩-裂纹转子轴承系统故障诊断中的应用[A];振动利用技术的若干研究与进展——第二届全国“振动利用工程”学术会议论文集[C];2003年
10 王锡明;葛中民;;转子——轴承系统阻尼与固有频率的理论计算[A];摩擦学第三届全国学术交流会论文集流体润滑部分(Ⅰ)[C];1982年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 张翼;易格斯“金手指”竞赛推进汽车底盘技术革新[N];机电商报;2006年
2 ;万向钱潮出口增长前景可期[N];中国证券报;2007年
3 徐常武;化工业对透平压缩机要求高 [N];中国工业报;2004年
4 刘红;去年万向钱潮实现净利润1.49亿元[N];中国工业报;2004年
5 记者 何开余;名钟微型电机争得全球二点五亿元市场份额[N];宁波日报;2007年
6 见习记者  李玉亭;万向钱潮壮大汽车零部件生产[N];证券时报;2006年
7 严明;西门子推出节能电机[N];中国矿业报;2001年
8 岚奚;瓦锡兰集团收购海洋轴封和轴承系统供应商[N];中国工业报;2011年
9 本报记者 常虹;ZF在华生产商用车变速箱[N];中国工业报;2006年
10 陈之罡 陈达;收紧对华出口美管制方案三处“大修”[N];第一财经日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王晋麟;高维非线性转子—轴承系统的降维与动特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 王丽萍;可倾瓦轴承动力学建模及动力特性研究[D];复旦大学;2007年
3 刘迎澍;磁悬浮轴承的变结构控制研究[D];天津大学;1999年
4 苏义鑫;主动磁力轴承模糊控制的相关理论与技术研究[D];华中科技大学;2006年
5 舒浩华;压缩机预知维护关键技术及监测系统研究[D];湖南大学;2008年
6 钟毅;磁悬浮嵌入式控制系统基础理论和关键技术研究[D];武汉理工大学;2007年
7 陈拥军;随机转子动力学与控制及旋转柔性圆盘动力学[D];浙江大学;2006年
8 江桂云;基于液压伺服控制的动静压轴承设计理论研究[D];重庆大学;2009年
9 吴超;具有主动控制功能的油膜轴承研究[D];上海大学;2008年
10 马国军;微纳米间隙流动的边界滑移及其流体动力学研究[D];大连理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周军波;汽轮机轴承润滑特性及轴承—转子耦合系统动态特性研究[D];武汉理工大学;2010年
2 杨懿;基于Hamilton原理的转子—汽封—轴承系统非线性动力学问题研究[D];浙江大学;2010年
3 杨家友;水润滑轴承液膜刚度特性及对轴系振动的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
4 张琨;滚动转子式压缩机径向滑动轴承三维润滑数值模拟及应用研究[D];华中科技大学;2012年
5 姜维;机床主轴轴承动力学寿命理论研究[D];中国海洋大学;2008年
6 黎伟;多瓦可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能的研究[D];浙江大学;2012年
7 王美术;水润滑超高分子量聚乙烯轴承有限元分析及摩擦实验研究[D];青岛理工大学;2012年
8 陈建华;磁力轴承系统的模糊建模与模糊控制研究[D];武汉理工大学;2006年
9 张金淼;H_∞控制理论在磁悬浮轴承系统中的应用研究[D];南京航空航天大学;2005年
10 谢红杰;DH型离心压缩机转子系统动力特性研究[D];中国石油大学;2009年
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