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内燃机曲轴－轴承系统摩擦学、刚度和强度的耦合分析

作者: 孙军著

出版社: 合肥工业大学出版社

出版时间: 2008-12

版次: 1

ISBN: 9787810938631

定价: 28.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 151页

字数: 168千字

丛书: 斛兵博士文丛

分类: 工程技术

《内燃机曲轴－轴承系统摩擦学、刚度和强度的耦合分析》首先针对各种机械装置使用最普遍、最基本的直轴一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，进行了内燃机曲轴一轴承系统摩擦学、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a-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。孙军，合肥工业大学机械与汽车工程学院教授。1960年生于江苏省镇江市，1982、1987和2005年分别毕业于安徽工学院、吉林工业大学和合肥工业大学，获学士、硕士和博士学位。现任动力机械及工程学科负责人。长期从事动力机械（内燃机）和机械设计理论与方法领域的教学和研究，主持和参加过多项国家和部省级科研项目，出版《汽车发动机原理》著作1部，被授予国家发明专利1项，发表学术论文80余篇。第一章绪论
1.1引言
1.2研究进展
1.2.1内燃机曲轴轴承润滑研究的进展
1.2.2内燃机曲轴强度研究的进展
1.3本书研究的意义和内容
1.3.1研究意义
1.3.2研究内容

第二章计及轴颈倾斜的径向滑动轴承流体动力润滑分析
2.1引言
2.2基本方程和公式
2.2.1轴颈在轴承中倾斜时的油膜厚度方程
2.2.2Reyn01ds方程及其边界条件
2.2.3轴承油膜反力（承载量）
2.2.4轴承端泄流量
2.2.5摩擦力与摩擦系数
2.2.6保持轴颈倾斜的轴承稳定工作的力矩
2.3数值计算方法
2.4轴颈倾斜对轴承性能的影响
2.5不同轴承间隙和宽度时轴颈倾斜对轴承性能的影响
2.6小结

第三章直轴-轴承系统摩擦学、刚度和强度的耦合分析
3.1引言
3.2轴受载变形导致轴颈倾斜时滑动轴承的润滑分析
3.2.1基本方程和公式
3.2.2分析方法
3.2.3轴受载变形导致的轴颈倾斜对轴承性能的影响
3.3计入轴承油膜压力偏布的轴强度研究
3.3.1轴强度的有限元计算
3.3.2结果与分析
3.4小结

第四章直轴-轴承系统中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
4.1引言
4.2试验内容
4.3试验装置
4.3.1机械部分
4.3.2测试系统
4.4测试方法
4.4.1轴颈在轴承中的倾斜角确定
4.4.2测试过程
4.5试验结果与分析
4.5.1不同轴承间隙时的影响
4.5.2不同轴承宽度时的影响
4.5.3油膜压力和油膜厚度在载荷一个变化周期内的变化
4.5.4试验与理论计算结果的比较
4.6小结

第五章内燃机曲轴-轴承系统中曲轴受载变形引起的轴颈倾斜对轴承性能影响的研究
5.1引言
5.2曲轴轴承负荷的计算
5.2.1内燃机动力计算方法
5.2.2整体曲轴梁单元有限元计算方法
5.3曲轴变形的有限元计算
5.3.1整体曲轴梁单元和体单元计算模型的建立
5.3.2边界条件处理
5.3.3曲轴变形计算与分析
5.3.4整体曲轴梁单元和体单元计算模型的比较分析
5.3.5曲轴各轴颈倾斜角计算
5.4曲轴受载变形导致轴颈倾斜时曲轴轴承的润滑分析
5.4.1基本方程及其数值解法
5.4.2轴承表面弹性变形计算的变形矩阵求解
5.4.3计算方法
5.4.4结果与分析
5.5小结

第六章内燃机曲轴-轴承系统中轴承润滑状态对曲轴强度影响的研究
6.1引言
6.2载荷边界条件处理对曲轴应力计算的影响
6.2.1计算模型
6.2.2载荷及位移边界条件处理
6.2.3结果与分析
6.3轴承润滑状态对曲轴应力分布的影响
6.3.1曲轴有限元计算模型
6.3.2边界条件的处理方法
6.3.3结果与分析
6.4轴承润滑状态对曲轴强度的影响
6.4.1曲轴疲劳强度的计算式
6.4.2结果与分析
6.5小结
附录
参考文献
内容简介:
《内燃机曲轴－轴承系统摩擦学、刚度和强度的耦合分析》首先针对各种机械装置使用最普遍、最基本的直轴一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，进行了内燃机曲轴一轴承系统摩擦学、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a-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。
作者简介:
孙军，合肥工业大学机械与汽车工程学院教授。1960年生于江苏省镇江市，1982、1987和2005年分别毕业于安徽工学院、吉林工业大学和合肥工业大学，获学士、硕士和博士学位。现任动力机械及工程学科负责人。长期从事动力机械（内燃机）和机械设计理论与方法领域的教学和研究，主持和参加过多项国家和部省级科研项目，出版《汽车发动机原理》著作1部，被授予国家发明专利1项，发表学术论文80余篇。
目录:
第一章绪论
1.1引言
1.2研究进展
1.2.1内燃机曲轴轴承润滑研究的进展
1.2.2内燃机曲轴强度研究的进展
1.3本书研究的意义和内容
1.3.1研究意义
1.3.2研究内容

第二章计及轴颈倾斜的径向滑动轴承流体动力润滑分析
2.1引言
2.2基本方程和公式
2.2.1轴颈在轴承中倾斜时的油膜厚度方程
2.2.2Reyn01ds方程及其边界条件
2.2.3轴承油膜反力（承载量）
2.2.4轴承端泄流量
2.2.5摩擦力与摩擦系数
2.2.6保持轴颈倾斜的轴承稳定工作的力矩
2.3数值计算方法
2.4轴颈倾斜对轴承性能的影响
2.5不同轴承间隙和宽度时轴颈倾斜对轴承性能的影响
2.6小结

第三章直轴-轴承系统摩擦学、刚度和强度的耦合分析
3.1引言
3.2轴受载变形导致轴颈倾斜时滑动轴承的润滑分析
3.2.1基本方程和公式
3.2.2分析方法
3.2.3轴受载变形导致的轴颈倾斜对轴承性能的影响
3.3计入轴承油膜压力偏布的轴强度研究
3.3.1轴强度的有限元计算
3.3.2结果与分析
3.4小结

第四章直轴-轴承系统中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
4.1引言
4.2试验内容
4.3试验装置
4.3.1机械部分
4.3.2测试系统
4.4测试方法
4.4.1轴颈在轴承中的倾斜角确定
4.4.2测试过程
4.5试验结果与分析
4.5.1不同轴承间隙时的影响
4.5.2不同轴承宽度时的影响
4.5.3油膜压力和油膜厚度在载荷一个变化周期内的变化
4.5.4试验与理论计算结果的比较
4.6小结

第五章内燃机曲轴-轴承系统中曲轴受载变形引起的轴颈倾斜对轴承性能影响的研究
5.1引言
5.2曲轴轴承负荷的计算
5.2.1内燃机动力计算方法
5.2.2整体曲轴梁单元有限元计算方法
5.3曲轴变形的有限元计算
5.3.1整体曲轴梁单元和体单元计算模型的建立
5.3.2边界条件处理
5.3.3曲轴变形计算与分析
5.3.4整体曲轴梁单元和体单元计算模型的比较分析
5.3.5曲轴各轴颈倾斜角计算
5.4曲轴受载变形导致轴颈倾斜时曲轴轴承的润滑分析
5.4.1基本方程及其数值解法
5.4.2轴承表面弹性变形计算的变形矩阵求解
5.4.3计算方法
5.4.4结果与分析
5.5小结

第六章内燃机曲轴-轴承系统中轴承润滑状态对曲轴强度影响的研究
6.1引言
6.2载荷边界条件处理对曲轴应力计算的影响
6.2.1计算模型
6.2.2载荷及位移边界条件处理
6.2.3结果与分析
6.3轴承润滑状态对曲轴应力分布的影响
6.3.1曲轴有限元计算模型
6.3.2边界条件的处理方法
6.3.3结果与分析
6.4轴承润滑状态对曲轴强度的影响
6.4.1曲轴疲劳强度的计算式
6.4.2结果与分析
6.5小结
附录
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