机电耦合作用下混合动力系统轴系动力学分析

在分析影响混合动力系统轴系振动的电机主要特性参数的基础上,对混合动力系统轴系处于机电耦合作用下的动力学特性进行了分析.分别对电机发电和助推2种不同模式下系统轴系耦合动力学特性进行了探讨,与发动机模式进行对比得出一些有益的结论,并就电磁参数对轴系振动影响的机理进行了分析.     

多性能强耦合分析技术及应用

在车辆性能开发过程中,各个学科的交叉耦合问题越来越突出,采用多学科分析技术是提高车辆综合性能的必要手段。传统的多学科分析是一种弱耦合技术,不同学科之间只是简单的信息交互,没有求解器层面的耦合,因而难以完全表达不同学科之间的相互影响关系。此外,在车辆性能集成过程中,供应商为保护自身的核心技术,不会把子模型以“白箱”(所有结构特征均开放)的方式完全提供给主机厂,给整车性能集成带来困难。因此,需要探索一种强耦合算法,使不同学科在求解器层面进行耦合,同时每个子模型仅需提供界面上的力与运动信息,实现“分而治之”的多学科强耦合分析。     

汽车发动机曲轴纵向振动的研究

本文研究了汽车发动机曲轴的纵向振动的计算方法和振动特性，首先分析了曲轴产生纵向振动的两种等效激励源－弯曲－纵向耦合力矢和扭转－纵向耦合力矢，建立了简化模型和在两种不同性质的力作用下的统一运动方程，并分析了求解方法和步凑，用新设计的扭／弯／纵振动测量仪实测了曲轴自由端的纵向振幅，与计算结果相当吻合，说明本文提出的分析汽车发动机轴系纵向振动的方法合理可行。     

车辆过渡工况基础研究

随着节能和环保要求的不断提高,车辆轴系在过渡工况下的扭振动态特征日益受到关注,但目前过渡工况下的轴系扭振少有定量分析。针对这一情况,本文建立了过渡工况轴系扭振基础研究模型,并根据各种典型过渡工况轴系激振力矩幅值、频率特性,进行了过渡工况轴系扭振特性的基础研究,从而得出了轴系在过渡工况的一些规律。     

曲轴动态应力模拟及多轴疲劳计算

建立了某4缸柴油机曲轴轴系和主轴承座的有限元模型,采用EXCITE软件对曲轴轴系和连杆活塞组进行了多柔体的动态仿真,模拟了不同转速工况下曲轴随曲柄转角变化的动态应力。对曲轴动态应力结果进行了多轴疲劳计算,校核了不同运转工况下曲轴的疲劳安全系数,解决了弯扭耦合与多子系统交叉耦合时整体曲轴疲劳可靠性计算的难题。     

电动车轮边减速器轴系载荷谱设计原理的研究

本文中根据电动汽车轮边驱动减速器轴系零件的材料特性,进行了轴系零件的疲劳特性和低载强化特性的研究。首先建立了零件的应力-寿命曲线和低载强化三维曲面,为轴系零件的寿命计算提供了数据基础。接着提出了变尺寸零件的工作应力快速计算方法,并根据上海市道路循环转矩谱,将载荷谱外推得到了等效于3 000km行程的转矩载荷谱。最后通过调整轴系零件工作应力谱的疲劳损伤和强化比例,设计出满足寿命要求、尺寸最小的轴系零件。该方法可为汽车零部件的设计与分析提供一种新思路。     

发动机曲轴系非线性动力学分析

针对发动机曲轴系振动与主轴承油膜耦合问题，采用模态减缩法，将曲轴系中每个部件压缩为缩减自由度的子结构模型，并通过不同的连接体对它们进行连接，构成发动机曲轴系的非线性动力学模型，求解该模型，即可得到曲轴的动力学特性与主轴承油膜特性。本文以某四缸发动机为例，采用以上流程对其曲轴系进行非线性动力学仿真分析。计算结果表明，该发动机的曲轴系振动符合设计要求，且对于主轴承轴瓦磨损的预测与试验结果吻合，说明了曲轴系动力学仿真计算的正确性。     

盘式制动器热-应力-磨损耦合行为的数值模拟

本文中探讨了盘式制动器制动过程中摩擦片和制动盘之间的热负荷-接触应力-磨损耦合行为的数值模拟方法。首先建立了盘式制动器的有限元模型;然后研究了应力-磨损耦合分析的数值计算方法,并且模拟了摩擦片和制动盘的磨合过程;最后分别对热-应力耦合条件下和紧急制动工况下的摩擦片磨损行为进行了模拟。结果表明,所提出的模拟方法是有效的。     

单质量飞轮发动机试验台架轴系扭振研究

针对当前国内发动机普遍使用的试验台架轴系进行了扭振研究,结合某2.0T单质量飞轮发动机及动力总成台架试验系统轴系实际,建立了轴系当量系统,并对匹配刚性轴、不同的弹性轴和测功器的各个当量系统分别进行了自由振动和强迫振动理论计算,最终针对不安全轴系,提出了弹性轴匹配的优化解决方案,对发动机试验台架传动轴的选配具有普遍指导意义。     

单质量飞轮发动机试验台架轴系扭矩研究

针对当前国内发动机普遍使用的试验台架轴系进行了扭振研究,结合某2.0T单质量飞轮发动机及动力总成台架试验系统轴系实际,建立了轴系当量系统,并对匹配刚性轴、不同的弹性轴和测功器的各个当量系统分别进行了自由振动和强迫振动理论计算,最终针对不安全轴系,提出了弹性轴匹配的优化解决方案,对发动机试验台架传动轴的选配具有普遍指导意义。     

柴油机曲轴皮带轮转动惯量的限值研究

柴油机曲轴轴系的扭转振动是关系到发动机可靠性的一项重要指标，而安装在曲轴前端的动力输出皮带轮的转动惯量会严重影响这一指标，因此有必要对其限值进行研究。通过对康明斯B／C系列柴油机曲轴轴系进行的强迫扭振计算，给出了附加的动力输出皮带轮转动惯量的限值，分析了常见的影响因素，提出了在曲轴前端增加动力输出皮带轮的建议。     

基于多体动力学的柴油机曲轴疲劳寿命分析

为分析4100QBZL柴油机曲轴的疲劳寿命,建立该曲柄连杆机构的刚柔耦合多体动力学模型,将多组试验测量的缸内压力作为驱动力,进行耦合仿真得到曲轴在柔性体模型下的主轴颈、连杆轴颈负荷仿真结果,并根据载荷结果对曲轴进行静强度校核。最后结合由多体动力学软件得到的载荷谱与有限元分析所得的曲轴在各个工况下的应力应变分析结果,以及通过材料的各项属性拟合出的S-N曲线,对曲轴进行了疲劳寿命预测。结果表明:曲轴的静强度及疲劳寿命均达到了工程设计要求,曲轴最危险部位的寿命次数也达到了1013以上,认为曲轴不会发生疲劳破坏。     

大功率多缸柴油机曲轴疲劳强度评估方法

以某型大功率柴油机作为研究对象,采用ADAMS/Engine建立了多缸柴油机曲柄连杆机构多体动力学模型,计算得到了曲轴的工作载荷.通过建立曲轴的整体三维有限元模型,将主轴承对主轴颈的支撑边界定义为接触对以模拟实际的约束状态,并将动力学计算所得一个周期内的曲柄销载荷历程曲线离散为16个载荷点,并按照发火次序,组合得到了16个载荷工况以模拟曲轴上的交变载荷,载荷的施加采用函数分布的形式模拟滑动轴承的压力分布,通过非线性有限元分析得到曲轴的应力应变结果.在此基础上,利用曲轴材料性能数据绘制了曲轴Goodman疲劳强度曲线,自编后处理分析程序得到了曲轴上所有节点的疲劳强度安全系数.结果表明:材料为42CrMo的整体曲轴满足结构疲劳强度要求,油孔处和过渡圆角处的疲劳强度安全系数相对较小,采用Goodman疲劳曲线计算的最小疲劳强度安全系数为5.04.分析结果与曲轴实际失效位置一致.     

含曲轴裂纹的往复压缩机十字头对机体的作用力分析

为了研究往复压缩机曲轴出现裂纹后十字头对机体作用力的变化规律,建立了往复压缩机动力学仿真模型,通过对曲柄中间位置开一个2mm宽的槽模拟开裂纹,对曲轴顺、逆时针旋转时有无裂纹两种条件的往复压缩机进行刚柔耦合分析,对比分析了十字头对机体作用力变化规律。研究结果表明:曲轴顺时针旋转时无裂纹条件下作用力的峰值大于有裂纹条件下作用力的峰值,曲轴逆时针旋转时无裂纹条件下作用力的峰值小于有裂纹条件下作用力的峰值。     

基于虚拟样机的发动机激励源仿真分析

如何真实模拟发动机振动噪声激励载荷是发动机NVH的一个关键技术。结合虚拟样机分析技术,利用UG及ADAMS软件建立发动机曲轴连杆机构的虚拟样机,对曲轴连杆机构进行了多体动力学仿真,得到发动机曲轴连杆及活塞动力学特征数据曲线,为后续发动机的噪声与振动分析和预测,提供了更为准确的约束条件。     

内燃机曲轴系统动力学与动力润滑耦合仿真

建立某V8增压柴油机曲轴轴系动力学与轴承油膜动力润滑耦合仿真模型,并通过相应试验数据进行校核。通过耦合仿真计算获得各质量点扭振角位移和共振频率,以及轴承载荷、轴心轨迹、最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦功耗等参数。结果表明,主轴承5润滑性能最好,主轴承4则最差。与不考虑油膜动力润滑的计算结果对比,自由端扭振角位移幅值降低9%,扭振附加应力最大降低10.8%。     

基于子模型方法的曲轴强度分析

发动机曲轴的破坏形式主要为圆角部位的疲劳失效,为减小计算规模,提高分析效率,文章对某直列4缸发动机曲轴系建立多体动力学模型,计算曲轴的动态载荷谱,使用圆角子模型完成曲轴强度分析。计算表明,曲轴最薄弱部位于第8曲柄臂相连的曲柄销圆角,其疲劳安全系数为1．471。采用圆角子模型方法可以快速高效完成发动机曲轴的强度计算.     

发动机曲轴弯曲疲劳强度的可靠性分析

以往对发动机曲轴结构强度的研究，其基本出发点都是安全系数法，因此不能定量地反映曲轴安全可靠的程度。运用概率统计方法，对曲轴弯曲疲劳强度进行了可靠性分析和可靠度计算，可靠度指标能够定量地反映曲轴的安全可靠程度。     

基于虚拟样机的3缸机曲轴系扭振分析及优化研究

3缸发动机的结构特点使得其惯性力和力矩相对于4缸机难以平衡,其曲轴系的扭转振动更难控制,从而严重影响发动机运转过程中的NVH性能。为改善发动机曲轴系扭振及整机NVH性能,采用一维与三维多体系统仿真体系对某3缸发动机扭转振动进行了分析预测,并进行试验验证,而且对3缸机的扭振特性与扭转控制进行了深入解析与研究。结果显示,虚拟样机能够精确地复现发动机的实际工作状态,其曲轴系上采用的非承载式曲轴扭振减振器使该款发动机的扭振保持在较好水平。