（机械设计及理论专业论文）曲轴—轴承系统摩擦学、刚度和强度的耦合研究.pdf

摘要 本文首先针对各种机械装置使用最普遍、 和强度耦合的理论和试验研究。在此基础上， 度的耦台研究。 最基本的直轴一轴承系统，开展了摩擦学、刚度 进行了内燃机曲轴一轴承系统摩擦学、刚度和强 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、r e y n o l d s 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。 研制了研究直轴一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一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。轴一轴 承系统是各种机械装置中使用最普遍、擐基本的支承一传动系统，因此本文提出的轴一轴承系 统摩擦学、强度和刚度等机械行为的耦台效应，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。研制了直轴一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剁情 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。 关键词：内燃机 曲轴一轴承系统摩擦学刚度强度 a b s t r a c t f i r s t ，t h ec o u p l i n go ft r i b o l o g y s t i f i h e s sa n ds t r e n g t ho fs h a f t _ b e a n gs y s t e mw h i c hj so n eo f t h em o s tg e 碾豫ia n de s s e n t i a l ”r t s 虹s u p p 。f t t f a n s m i s s i o ns y s t e mhv a r i o u sm e c h a n i c a id e v i c e si s s t u d i e dt h e o r e t i c a l l ya n de x p e r i m c n t a l l y t h e n ，t h ec o u p i l n go ft r b o l o gy s t i f f h e s sa n ds t r e n g t ho f c r a n k s h a f t b e a r i n gs y s t e mf o ri n t e r n a ic o m b u s t i o ne “g i n ei ss t u d i e d t h e打i mp r e s s u r e ， 1 0 a d - c a r r y i n gc a p a c i t y l e a k a g ef l o w - r a t e ， f r i c t i o nc o e m c i e n ta n d m i s a l i g n m e n tm o m e n to fam i s a l i g n e dj o u r n a lb e a r i n ga r ec a l c u l a t e db a s e do n e s t a b i i s h e dn l m t h i c k n e s se x p r e s s i o no fm i s a l i g n e dj o u m a i b e a r i n ga n dd e f o r m a t i o nm a t r i xw h i c hi su s e dt oc a l c u l a t e e l a s t i cd e f o r m a t i o no fb e a r i n gs u r f a c e t h ee f 南c to fj o u r n a lm i s a l i g n m e n to nt h ep e r f o r m a n c eo f b e a r i n gi nd l f f e r e n tp a r a m e t e r si sa n a i y z e da n dt h et h e o r e t i c a ls i g n m c a n c eo fc o n s i d e r i n gt h ee f 托c t o f j o u r n a lm i s a l i g n m e n ti na n a l y z i n gj o u r n a lb e a r i n g sd i s c u s s e db yc o m p a r i n gw i t ha l i g n e dj o u m a i b e a r i n g t h ec a l c u l a t i n ge x p r e s s i o no fm i s a l i g n m e n ta n g i e ，r e y n o l d se q u a t i o na n da n a i y t i c a lm e t h o do f m i s a l i g n e dj o u r n a lb e a r i n gc a u s e db ys h a nd e f o r m a t i o nu n d e ri o a da r ee s t a b l i s h e d ，a n dt h ee a b c to f j o u m a lm i s a l i g n m e n to nt h ep e r f o r m 柚c eo f j o u m a lb e a r i n gi sd i s c u s s e d t h ee 仃e c to fd i s t r i b u t i o n s t a t u so ff i l mp r e s s u r eo fj o u m a lb e a r i n go ns h a f ts t r e s si ss t u d i e db yf i n i t ee l e m e n tm e t h o do n c o n d i t i o nt h a tt h eb o u n d a r yc o n d i t i o no fl o a di sm a d eb yl u b r i c a t i o na n a i y s i so f j o u r n a lb e a r i n g as p e c i a it e s t _ b e di sd e v e l o p e di no r d e rt os t u d yt h ei u b r i c a t i o “p e r f o r m a n c eo f j o u m a lb e a r i n g i ns h a r - b e a r i n gs y s t e m t h el u b r k a t i o np e r f o r m a n c e so f j o u r n a l b e a r i n g 计l e n j o u r n a lm j s a l i g n m e n t i nb e a r i n gi sr e s u l t e df r o mb e n dd e f o r m a t i o no fs h a f tu n d e rc o n s t a n tr o t a t i o n a l l o a da r es t u d i e d e x p e r i m e n t a i l y t h er e s u l t so fe x p e r i m e n ta r ec o m p a r e dw i t ht h o s eo ft h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o ni no r d e r t ov a i i d a t et h ee s s e n t i a le q u a t i o n s ，e x p r e s s i o n sa n dm e t h o du s e di nt h e o r e t i c a ia n a l y s i s t h em e t h o d st oc a l c u l a t et h el o a do nc r a n k s h a nb e a r i n ga n dd e f o r m a t i o no fc r a n k s h a f tf o r m u l t i - c y l l n d e ri n t e r n a lc o m b u s t i o ne n g i n ea r ed i s c u s s e d aw h o l ec r a n k s h a f tb e a me l e m e n tf e m e t h o di sp u tf o r w a r d ，w h i c hc a nc a l c u i a t et h ei o a do nc r a n k s h a f tb e a r i n ga n dd e f o r m a t i o no f c r a n k s h a f ts i m p l y ，q u i c k l ya n da c c u r a t e l y t h el u b r i c a t i o np e r f o r m a n c e so fc r a n k s h a f tb e a r i n g c o n s i d e r i n gj o u r n a lm i s a l i g n m e n tc a u s e db yc r a n k s h a f td e f o r m a t i o nu n d e rf a c t u a l l o a da r ea n a l y z e d e m p h a t i c a l l ya c c o r d i n gt ot h el o a do nc r a n k s h a f tb e a r - n ga n dd e f o r m a t i o no fc r a n k s h a nc a l c u l a t e d b yw h o i ec r a n k s h a f tb e a me l e m e n tf em e t h o d t h ec r a n k s h a f ts ”e s su n d e rs e v e r a ld i f 纯r e n t l o a db o u n d a r yc o n d i t i o n si sc a l c u l a t e d t h ee f 诧c t o fm e t h o dd e a l i n gw i t hi o a db o u n d a r yc o n d i t i o no nt h ec a l c u l a t i n gr e s u l t so fc r a n k s h a f ts t r e n g t hi s a n a l y z e d t h ee f 艳c t so fn i mp r e s s u r ed i s t r i b u t i o no f j o u m a l b e a r i n go nt h es t r e s sd i s t “b u t i o na n ds t r e n g t h o fc r a n k s h a f ta r ec a l c u l a t e db yw h 0 1 ec r a n k s h a f tm o d e lf em e t h o dw h e nn l mp r e s s u r ed i s t r i b u t i o n s o fj 。u m a i b e a r i n gw h l c ha r eo b t a i n e db yl u b r i c a t i o na n a l y s i so fb e a r i n gc o n s i d e r i n ga n dn o t c o n s i d e r i n gj o u r n a lm i s a i i g n m e n tc a u s e db yc f a n k s h a nd e f o r m a t j o nu n d e rl o a da r eu s e da sl o a d b o u n d a r yc o n d i t i o n - i n n o v a r i v ep o i n t s ：o na c c o u n to fi n l a n da n do u t l a n df a c ti nd e s i g n i n g ，a n a l y z i n ga n d c a l c u i a t i n gc r a n k s h a n - b e a r i n gs y s t e mo fi n t e m a ic o m b u s t i o ne n g i n e ，t h ei n t e r a c t i o n sb e t w e e n s t r e n g t ha n ds t i f f n e s so fc r a n k s h a na n db e a r i n gt r i b o i o g yf o ri n t e r n a lc o m b u s t i o ne n g i n ea r es t u d i e d b a s e do nt h et h o u g h to fa n a i y z i n gv a r i o u sm e c h a n i c a lb e h a v i o r sb ys u b j e c ti n t e r c r o s s ，s ot h es t r e n g t h o fc r a n k 5 h a f ta n dt h et r i b o i o g i c a lp e r f o r m a n c eo fb e a r i n gc a nb es t u d i e dm o r ec o m p r e h e n s i v e l ya n d s y s t e m a t i c a i l ya n dt h ea n a y t i c a l e s u l t s a r ec l o s et of a c t u a ic i r c u m s t a n c e sm o r e s h a n - b e a r i n g s y s t e mi st h em o s tg e n e r a la n de s s e n t i a is u p p o r t - t r a n s m i s s i o ns y s t e mu s e di nv a r i o u sm e c h a n i c a l d e v i c e s ，t h e r e f o r et h ec o u p l i n ge f f e c ta n da n a l y z i n gm e t h o da b o u tt r i b o i o g y s t r e n g t ha n ds t i f f n e s s e t cm e c h a n i c a lb e h a v i o r so fs h a n - b e a r i n gs y s t e mp u tf o r w a r db yt h i sd i s s e r t a t i o na r eo fg r e a t s c i e n t i f i cs i g n i f i c a n c ea n de n g i n e e r i n ga p p l c a t i o nv a l u et os t u d yg e n e r a l l ya n dd e e p i yt h es p e c i a l t e s t - b e dt os t u d yl u b r i c a t i o np e r f o r m a n c e “b e a r i n gi ns h a f t 山e a r i n gs y s t e mi sd e v e l o p e d ，鲫dt h e e x p e r i m e n t a lr e s e a r c h e so ni u b r i c a t i o np e r f o r m a n c eo f j o u m a lb e a r i n gw h e nj o u r n a im i s a l l g n m e n ti n b e a r i n gi sr e s u l t e df r o mb e n dd e f o r m a t i o no fs h a f to nw h i c h1 0 a di sa c t e da f em a d e t h ew h o l e c r a n k s h a nb e a m e l e m e n tf i n t ee i e m e n tm e t h o dt oc a l c u l a t em a i nb e a r i n g1 0 a da n dc r a n k s h a f t d e f o r m a t i o no fm u i t i c y l i n d e ri n t e m a lc o m b u s t i o ne n g i n e ，t h ea n a l y z i n gm e l h o dt oc a l c u l a t et h e l u b r i c a t i o np e r f o r m a n c eo fb e a r i n gw h e nj o u r n a lm i s a l i g n m e n ti sr e s u l t e df r o mt h ed e f o r m a t i o no f c r a n k s h a f ti nc r a n k s h a f t _ b e a r i n gs y s t e mf o ri n t e m a ic o m b u s t i o ne n 刨n ea n dt h ea n a l y z i n gm e t h o dt o s t u d yt h ee f 诧c to fd i s t r i b u t i o ns t a t i l s0 fi u b r i c a mf i l mp r e s s u r eo f b e a r i n go nc r a n k s h a rs ”e n g t ha r e d u tf b r w a r d k e y w o r d s ：i n t e r n a ic o m b u s t i o n e n g i n e ；c r a n k s h a n - b e a r i n gs y s t e m ；t r i b o l o g y ；s t i f f n e s s s l r e n 甜h 图1 1 翻1 2 图1 3 圈2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 简支粱法计算简图 连续粱计算模型 轴颈表面轴向载荷分布 轴颈倾斜的轴承示意国， 插图清单 轴承座的有限元计算模型 轴承表面沿平面展开图及网格划分示意图 径向滑动轴承流体动力润滑分析的计算流程 轴承( r = 3 0 m m = 6 6 m m 。 c = o 0 3 m m ，n = 2 5 0 0 r ，m i n 倾斜角时的油膜压力和油膜厚度分布图 ，6 ， 6 ，8 1 3 1 5 1 8 2 0 s = o 8 ，i i ，产萨o o ) 在不同轴致 ，2 2 图2 6 轴承( 尺= 3 0 m m ，三= 6 6 m m ，c = 0 0 3 m m ，一= 2 5 0 0 r ，m i n ，s = o 8 ，= d = 9 0 0 ) 在不同轴颈 倾斜角时的油膜压力和油膜厚度分布图：2 3 图2 7轴承( 尺= 3 0 m m ，三= 6 6 m m ，c = 0 ，0 3 m m ，n = 2 5 0 0 r m i n ，伽；d = 9 0 。) 在不同轴颈倾斜角 下最小油膜厚度、油膜反力( 承载量) 、端泄流量、轴颈摩擦系数和稳定工作力矩随偏 心率的变化关系2 4 图2 8轴承( r = 3 0 m m ，工= 6 6 m m ，”= 2 5 0 0 r ，m i n ) 在不同轴颈倾斜角、不同半径间隙下油膜反 力( 承载量) 随偏心率的变化关系2 5 图2 9轴承( r = 3 0 m m ，c = o 0 3 m m ，f 2 5 0 0 r m i n ) 在不同轴颈倾斜角、不同宽度下油膜反力 ( 承载量) 随偏心率的变化关系2 6 图2 + 1 0轴承( 震= 3 0 m m ，仁6 6 m m ，”= 2 5 0 0 f m i n ) 在不同轴颈倾斜角、不同半径间隙下端泄 流量随偏心率的变化关系2 6 图2 1 1轴承( r = 3 0 m m ，c = 0 0 3 m m ，n = 2 5 0 0 r ，m i n ) 在不同轴颈倾斜角、不同宽度下端泄流 量随偏心率的变化关系2 7 图2 一1 2轴承( 足= 3 0 m m ，；6 6 m m ，h = 2 5 0 0 r m t n ) 在不同轴颈倾斜角、不同半径间隙下轴颈 摩擦系数随偏心率的变化关系2 7 图2 l3 轴承( 尺= 3 0 m m ，c = o 0 3 m m ，n = 2 5 0 0 “m i n ) 在不同轴颈倾斜角、不同宽度下轴颈摩 擦系数随偏心率的变化关系2 8 图2 - 1 4 轴承( 尺= 3 0 m m ，= 6 6 m m ，月；2 5 0 0 r m i n ) 在不同轴颈倾斜角、不同半径间隙下稳定 工作的力矩随偏心率的变化关系2 8 图2 - 15 轴承( r = 3 0 m m ，c = 0 0 3 m m ，n = 2 5 0 0 r ，m i n ) 在不同轴颈倾斜角、不同宽度下稳定工 作的力矩随偏心率的变化关系2 9 圈3 - 1 轴一滑动轴承摩擦副系统示意图3 0 图3 2 计入轴颈倾斜的油膜压力分布图3 3 图3 3 不计轴颈倾斜的油膜压力分布圈3 3 图3 4计入与不计轴受载变形导致轴颈在轴承中倾斜时轴承( r = 3 0 m m ，= 3 0 m m ，c 2 0 0 6 m m ， 月= 1 0 0 0 r m i n ) 最小油膜厚度、最大油膜压力、端泄流量和轴颈摩擦系数随轴载荷的变 化关系3 4 图3 5计入轴受载变形导致轴颈倾斜的滑动轴承( 尺= 2 5 m m ，= 4 0 m m ，c = o 0 7 m m ，2 1 4 0 0 r ，m i n ) 在不同轴载荷下的油膜压力分布图3 5 图3 。6 不计轴受载变形导致轴颈倾斜的滑动轴承( r = 2 5 m m ，= 4 0 m m ，c = o 0 7 m m ，n = 1 4 0 叶m i n ) 在不同轴载荷下的油膜压力分布图3 5 图3 7 计入与不计轴受载变形导致轴颈在轴承中倾斜时轴承 ( r = 2 5 m m ，三= 4 0 m m 。c = o 0 7 m m ，h = 1 4 0 0 “m i n ) 最大油膜压力、最小油膜厚度、端泄流量 和轴颈摩擦系数随轴载荷的变化关系3 6 图3 8l 挖轴的有限元计算模型3 7 图3 9 轴中央一叫截面下半圆周上的节点应力3 8 图3 1 0 轴口一曰截面处轴颈圆周上的节点应力3 8 图3 1 l 轴承最大油膜压力作用处油膜压力沿轴颈轴线方向的分布示意图3 9 图4 1 试验装置外观4 0 图4 - 2试验装置机械部分的示意图4 1 图4 3试验装置测试系统简图4 1 图4 4 传感器在轴承座上的安装情况4 3 图4 5轴心位置关系4 4 图4 6 轴颈在轴承中的倾斜角、轴承两截面上最大油膜压力、最小油膜厚度和油膜平均温度 随轴载葡的变化关系( 工= 4 0 m m ，n = l5 0 0 f ，m i n 藏荷作用在轴中央) 4 5 图4 7 轴颈在轴承中的倾斜角、轴承两截面上最大油膜压力、最小油膜厚度和油膜平均温度 随轴载荷的变化关系( 上= 4 0 m m ，n = 1 5 0 0 “m i n ，载荷作用在轴两侧) 4 6 图4 - 8轴颈在轴承中的倾斜角、轴承两截面上最大油膜压力、最小油膜厚度和油膜平均温度 随轴载荷的变化关系( c = 0 0 7 m m ，h = 1 5 0 0 r ，m i n ，载荷作用在轴中央) 4 7 图4 9 轴颈在轴承中的倾斜角、轴承两截面上最大油膜压力、最小油膜厚度和油膜平均温度 随轴载荷的变化关系( c = o 0 7 m m ，n = 1 5 0 0 “m i n ，载荷作用在轴两侧) 4 8 图4 - 1 0 轴承两截面上油膜压力和油膜厚度在载荷一个变化周期( 偏心重块转角口= 0 3 6 0 。) 内的变化曲线( c ；o 0 7 m m ，工；4 0 m m ，”= 1 5 0 0 r ，m i n ，轴载荷作用在轴中央) ，4 9 图4 11 轴承两截面上油膜压力和油膜厚度在载荷一个变化周期( 偏心重块转角日= 0 3 6 0 0 ) 内的变化曲线( c = 0 0 7 m m ，；4 0 m m ，n = 1 5 0 0 r m i n ，轴载荷作用在轴两侧) 5 0 图4 - 1 2 轴颈在轴承中的倾斜角随轴载荷的变化关系s o 图4 一1 3 轴承两截面上最大油膜压力随轴载荷的变化关系5 0 图4 1 4 轴承两截面上晟小油膜厚度随轴载荷的变化关系5 1 圈5 1 曲柄连杆机构简图5 3 图5 2 n 4 8 5 柴油机示功图5 4 图5 3连杆轴承负荷图- 图5 4第一主轴承负荷图( 动力计算法) ， 图5 5第二主轴承负荷图( 动力计算法) 图5 6第三主轴承负荷图( 动力计算法、， 图5 7第四主轴承负荷图( 动力计算法) 图5 8第五主轴承负荷图( 动力计算法) 图5 9第一主轴承负荷图( 整体曲轴法) 图5 1 0 第二主轴承负荷图( 整体曲轴法) 圈5 1 l 第三主轴承负荷图( 整体曲轴法) 图5 1 2 第四主轴承负荷图( 整体曲轴法) 图5 一1 3 第五主轴承负荷图( 整体曲轴法) ， 图5 1 4 整体曲轴梁单元模型 图5 l s 整体曲轴体单元模型 图5 1 6 整体曲轴体单元计算的第四缸发火时刻的曲轴变形 图5 1 7 整体曲轴梁单元计算的第四缸发火时刻的睦轴变形 图5 - 1 8 曲轴转角为1 0 。时的各节点位移 图5 1 9 曲轴转角为1 9 0 0 时的各节点位移， 图5 2 0 曲轴转角为3 7 0 0 时的各节点位移 图5 2 1 曲轴转角为5 5 0 0 时的各节点位移， 图5 2 2 连杆轴颈在一个工作循环内的倾斜角 图5 - 2 3 主轴颈在一个工作循环内的倾斜角 图5 - 2 4 轴承表面沿平面展开图及网格划分图 图s 2 5 轴承坐标图 图5 2 6 连杆有限元计算模型 图5 2 7 主轴承座有限元模型 图5 2 8 轴承轴心轨迹求解的流程 图5 2 9 第一连杆轴承的轴心轨迹 图5 3 0 第二连杆轴承的轴心轨迹 图5 - 3 l 第三连杆轴承的轴心轨迹 圈5 3 2 第四连杆轴承的轴心轨迹一 图5 3 3 第一主轴承的轴心轨迹 图5 - 3 4 第二主轴承的轴心轨迹 图5 3 5 第三主轴承的轴心轨迹 图5 3 6 第四主轴承的轴心轨迹 圉5 - 3 7 第五主轴承的轴心轨迹 图5 3 8 计及和不计曲轴受载变形导致轴颈倾斜时n 4 8 5 柴油机第一第四连杆轴承和第 舛弘弱跖拍舶舶鄢邡m朋缈仰罨；彻劢州州朋研加m朋仍 m m ；号朋扔 一第五主轴承的最大油膜压力p 。在一个工作循环中随曲轴转角c 爿的变化曲 线，、。，7 8 图5 3 9 计及和不计曲轴受载变形导致轴颈倾斜时n 4 8 5 柴油机第一第四连杆轴承和第 一第五主轴承的最小油膜厚度 m m 在一个工作循环中随曲轴转角c _ 的变化曲 线，8 0 图5 4 0 计及和不计曲轴受载变形导致轴颈倾斜时n 4 8 5 柴油机第一第四连杆轴承和第 一第五主轴承的端泄流量口在一个工作循环中随曲轴转角c 的变化曲线8 l 图5 4 l 计及和不计血轴受载变形导致轴颈倾斜时n 4 8 5 柴油机第一第四连杆轴承和第 一第五主轴承的轴颈摩擦系数f 在一个工作循环中随曲轴转角c 爿的变化曲 线8 3 图5 4 2 曲轴转角为3 8 s o c a 时第一连杆轴承的油膜压力分布，8 4 图5 4 3 曲轴转角为2 0 0 0 c a 时第二连杆轴承的油膜压力分布8 4 图5 4 4 曲轴转角为5 7 0 a c a 时第三连杆轴承的浊膜压力分布8 4 图5 4 5 曲轴转角为2 0 a c a 时第四连杆轴承的油膜压力分布8 5 图5 4 6 曲轴转角为3 8 0 a c a 时第一主轴承的油膜压力分布8 5 图5 4 7 曲轴转角为2 0 0 0 c a 时第二主轴承的油膜压力分布_ 8 5 图5 4 8 曲轴转角为3 8 0 0 c a 时第二主轴承的油膜压力分布8 5 圄5 4 9 曲轴转角为2 l 妒c a 时第三主轴承的油膜压力分布8 6 图5 5 0 曲轴转角为5 6 5 0 c a 时第三主轴承的油膜压力分布8 6 图s - 5 l 曲轴转角为2 l 。c a 对第四主轴承的油膜压力分布；8 6 图5 5 2 曲轴转角为5 6 0 0 c a 时第四主轴承的油膜压力分布，8 6 图s 一5 3 曲轴转角为2 3 - c a 时第五主轴承的油膜压力分布8 7 图6 1 有限元计算模型9 0 图6 2 载荷边界条件9 1 图6 - 3 节点位置示意图9 l 图6 4 n 4 8 5 柴油机整体曲轴有限元模型9 3 图6 - 5 曲轴转角为3 8 8 。c a 时第一连杆轴颈过渡圆角表面圆周上的当量应力9 4 图6 - 6 曲轴转角为2 0 0 a c a 时第二连杆轴颈过渡圆角表面圆周上的当量应力9 4 图6 7 曲轴转角为5 7 0 。c a 时第三连杆轴颈过渡圆角表面圆周上的当量应力9 5 图6 - 8 曲轴转角为2 舻c a 时第四连杆轴颈过渡圆角表面圆周上的当量应力9 5 图6 9 曲轴转角为3 8 0 。c a 时第一主轴颈右侧过渡圆角表面圆周上的当量应力9 5 图6 - l o 曲轴转角为2 0 0 。c a 时第二主轴颈过渡圆角表面圆周上的当量应力9 6 图6 1 1 曲轴转角为3 8 0 9 c a 时第二主轴颈过渡圆角表面圆周上的当量应力9 6 图6 - 1 2 曲轴转角为2 l o 。c a 时第三主轴颈过渡圆角表面圆周上的当量应力9 6 图6 一1 3 曲轴转角为5 6 5 。c a 时第三主轴颈过渡圆角表面圆周上的当量应力9 7 图6 1 4 曲轴转角为2 l o c a 时第四主轴颈过渡圊角表面圆周上的当量应力9 7 图6 1 5 曲轴转角为5 6 0 。c a 时第四主轴颈过渡圆角表面圆周上的当量应力 图6 1 6 曲轴转角为2 3 a 时第五主轴颈左侧过渡圆角表面圆周上的当量应力 9 7 9 8 表格清单 表4 1 滑动轴承结构等参数 表5 1 n 4 8 5 柴油机曲轴轴承结构等参数 表5 * 2 n 4 8 5 柴油机曲轴轴承在一个工作循环中的最大油膜压力p ( m p a ) 表6 - 1 六种载荷边界条件下节点的第一主应力 表6 2 n 4 8 5 柴油机曲轴轴颈过渡圆角表面节点当量应力的最大差异值( m p a ) 表6 3 n 4 8 5 柴油机曲轴结构和材料等参数 4 3 5 2 8 7 9 2 9 8 9 9 主轴承油槽宽度 材料弹性模量 油膜反力 轴颈表面摩擦力 轴截面惯性矩 符号清单 作用在节点ij 处的单位油膜压力使节点rs 产生的径向变形量 连杆旋转质量产生的离心力 轴承宽度 连杆轴承宽度 主轴承宽度 作用在轴承上的力矩 轴载荷，话塞组件和连杆小头的往复惯性力舍力 连杆力 连杆轴承负荷 曲柄销负荷 主轴颈负荷 轴承端泄流量 q 2 轴承前端面和后端面的润滑油流量 轴承半径 轴瓦表面粗糙度 轴颈半径 连杆轴承半径 主轴承半径 油膜平均温度 轴颈表面治圆周切向的速度 轴承半径间隙 轴直径 偏心距 轴承中央截面上的偏心距 轴承两端面之间的轴颈轴线在轴承轴向的投影长度 轴颈重叠度影响系数 曲柄宽度影响系数 轴颈空心度影响系数 e f 巧， 蜡 繇厶缸m n _ n 巳r q奶q=r吗日如u 。d 。 印五 o m l n k f 小i m z h p p o 卢 p 9 口 屿 v ， 中 币m a 旺口 n o 卢 y d s s 0 叩 口 日l ，如 一 口一i 口d a 曲柄销减重孔偏心距影响系数 减重孔边距影响系数 油膜厚度 不计轴承孔表面变形的油膜厚度 轴承最小油膜厚度 应力集中系数 轴长 连杆轴颈质量 主轴颈质量 转速 油膜压力 进油压力 作用在节点i j 处的油膜压力 最大油膜压力 材料应力集中敏感系数 轴承表面的速度 轴颈表面的速度 轴颈表面沿轴向的速度 轴向坐标 油膜反力方向角 作用在轴承上的力矩方向角 曲轴转角，轴颈后端中心线投影与偏心距向量之间的夹角 形状系数 标准曲轴的形状系数 表面工艺影响系数 轴颈倾斜角 油膜压力作用在轴承孔表面产生的弹性变形引起的油膜厚度变化量 轴承偏心率，尺寸系数 轴承中央截面上的偏心率 润滑剂粘度 角坐标 压力油膜起始角和结束( 破裂) 角 轴颈表面的摩擦系数 材料的对称循环疲劳板限 当量应力循环的应力幅 当量应力循环的平均应力 当量应力的最大值 当量应力的最小值 相对间隙 轴承中央截面上轴承与轴颈中心的连线与z 轴之间的夹角 平均应力影响系数 轴承旋转角速度 轴颈旋转角速度 旋转载荷的角速度 v 帅怕 叻饥 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究丁作及取得的研究成果。据我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，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 盒魍王些盔堂威其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解佥墅王业太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权盒胆王业盔堂可以 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 导师签名：末圭长k 签字日期：2 d c l 5 _ 年f 2 月l s 日 致谢 本论文的研究工作是在导师桂长林教授的悉心指导下完成的。桂老师渊博的知识、严谨的 作风、敏锐的洞察力、启发性的建议和其它各方面的大力支持是作者顺利完成本论文研究工作 的保证，并将使作者受益终生。在此向桂老师表示深深的感谢和敬意! 副导师李志远教授在本论文试验工作等方面给