[發(fā)明專利]一種關(guān)于汽車發(fā)動機軸承動力學(xué)分析方法

在審

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• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107665286A
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐小彬;喬鑫;王隆宇;劉志鵬;邵長浩;李宏奎
• 申請（專利權(quán)）人: 華晨汽車集團控股有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司21101
• 代理人: 楊濱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)動機軸承動力技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種關(guān)于汽車發(fā)動機軸承動力學(xué)分析方法。

背景技術(shù)

內(nèi)燃機在進行工作過程中，滑動軸承是決定發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)的重要部件之一。現(xiàn)如今，汽車搭載低排量的高功率大扭矩的增壓發(fā)動機應(yīng)用于越來越廣泛，而高效的合理的設(shè)計發(fā)動機主軸承與連桿軸承參數(shù)就顯得尤為受關(guān)注。

在進行合理設(shè)計滑動軸承過程中，應(yīng)對采用先進的分析技術(shù)，結(jié)合發(fā)動機軸承工作原理，對發(fā)動機軸承進行合理的分析設(shè)計，避免軸承油膜的不正常壓力分布，消除軸承因粗糙接觸壓力過大引起的過度磨損等現(xiàn)象，對提升發(fā)動機的動力性經(jīng)濟性有著重要的指導(dǎo)意義。

傳統(tǒng)的軸承設(shè)計方案的校核方法是通過試驗手段進行檢查分析，試驗手段具有很多局限性。軸承的可靠性驗證需要建立試驗臺架，同時需要有試驗發(fā)動機樣機及軸承樣件進行試驗。根據(jù)以上可得出，通過試驗方法，試驗臺架搭建，試驗的發(fā)動機的樣機及軸承樣件確定，需要的周期很長，而且需要的成本不小，因此，在發(fā)動機開發(fā)過程中，通過動力學(xué)分析方法分析軸承的性能，可以既縮短開發(fā)周期，又節(jié)約生產(chǎn)成本，并且能短時間內(nèi)驗證多個軸承的設(shè)計方案。

本發(fā)明所要解決的問題是提供一種新的軸承計算方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種關(guān)于汽車發(fā)動機軸承動力學(xué)分析方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，建立發(fā)動機的有限元模型，建立軸承軸瓦的有限元模型，輸入模型的材料屬性，然后進行有限元模型模態(tài)縮減；確定發(fā)動機以及連桿組件相關(guān)參數(shù)，運用Excite Power Unit模塊建立連桿動力學(xué)模型。對連桿幾何模型進行網(wǎng)格劃分，并進行模型縮減，輸入各個轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的缸壓曲線，利用發(fā)動機軸承專用的EHD模塊，輸入軸承的性能參數(shù)，計算得到軸承特定工況的軸承結(jié)果特性；所述軸承性能計算公式如下：

。

式中：為油膜壓力；機油動力粘度；為機油填充率；為軸頸表面軸向速度。

本發(fā)明的優(yōu)點是：采用本發(fā)明的分析發(fā)動機軸承的方法后，可以得出一些油膜特性，譬如最小油膜厚度、最大油膜壓力等結(jié)果，因此可以高效地準確評價發(fā)動機軸承的性能參數(shù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的發(fā)動機軸承動力學(xué)分析方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明的連桿發(fā)動機軸承動力學(xué)分析方法的分析模型示意圖；

下面將結(jié)合附圖通過實例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但下述的實例僅僅是本發(fā)明其中的例子而已，并不代表本發(fā)明所限定的權(quán)力保護范圍，本發(fā)明的權(quán)利保護范圍以權(quán)利要求書為準。

具體實施方式

實例1

建立發(fā)動機的有限元模型，建立軸承軸瓦的有限元模型，輸入模型的材料屬性，然后進行有限元模型模態(tài)縮減；確定發(fā)動機以及連桿組件相關(guān)參數(shù)，運用Excite Power Unit模塊建立連桿動力學(xué)模型。對連桿幾何模型進行網(wǎng)格劃分，并進行模型縮減，輸入各個轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的缸壓曲線，利用發(fā)動機軸承專用的EHD模塊，輸入軸承的性能參數(shù)，計算得到軸承特定工況的軸承結(jié)果特性。

上述所提到的EHD軸承模塊，是基于膜彈性流體動壓潤滑的擴展Reynolds雷諾方程式1，考慮了滑動方向的動壓效應(yīng)、伸縮效應(yīng)和整體的擠壓效應(yīng)。因此，可對軸承的潤滑狀態(tài)進行精確的計算分析，能夠?qū)S承油膜的特性作出準確的評價。

(1)

式中：為油膜壓力；機油動力粘度；為機油填充率；為軸頸表面軸向速度。

參見圖1，本發(fā)明提供一種準確發(fā)動機軸承的動力學(xué)的分析方法，主要包括以下步驟：

確定發(fā)動機及連桿組件相關(guān)三維數(shù)據(jù)，統(tǒng)計發(fā)動機結(jié)構(gòu)信息如沖程、缸數(shù)、點火信息等，以及連桿系零部件連桿、軸瓦、活塞銷座等零部件的相關(guān)信息；利用Excite Power Unit模塊選取軸承EHD專用模塊，建立發(fā)動機軸承動力學(xué)分析模型,參照圖2的示意圖搭建動力學(xué)分析模型。

在動力學(xué)分析模型中，發(fā)動機采用Generic Body模塊來模擬發(fā)動機模型，輸入發(fā)動機有限元模型模態(tài)縮減后的模型，發(fā)動機模型在動力學(xué)模型中作為彈性體，這樣可以更準確模擬發(fā)動機軸承的邊界條件；活塞模型采用GuidLine模塊進行模擬；活塞銷采用Piston Pin模塊進行模擬；止推軸承采用ThrustBearing模塊進行模擬；曲軸曲柄頸采用BearingPin進行模擬；考慮油膜壓力分析（EHD），對于連桿軸瓦與曲軸的曲柄頸采用滑動軸承EHD模塊，同理，連桿大頭的連接副亦采用滑動軸承EHD模塊；連桿采用Conrod模塊進行模擬。

對發(fā)動機模型與軸承軸瓦模型數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格劃分并進行縮減，將縮減后的發(fā)動機動力學(xué)模塊.exb動力學(xué)文件，并輸入發(fā)動機缸壓曲線，并輸入詳細的滑動軸承EHD模塊數(shù)據(jù)，進行動力學(xué)仿真。從仿真結(jié)果中，得出對特定工況下的軸承的油膜、機油等結(jié)果。對于發(fā)動機軸承的結(jié)果進行評價，如不滿足要求，需要對發(fā)動機軸承座結(jié)構(gòu)、軸瓦的結(jié)構(gòu)及參數(shù)進行優(yōu)化，再重新進行分析。