[發(fā)明專(zhuān)利]基于設(shè)計(jì)型線的主軸承液體動(dòng)力潤(rùn)滑的分析方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011495105.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112668217B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳田田;王江濤;張繼明;張文龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東風(fēng)汽車(chē)集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/23
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/23;G06F30/28;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專(zhuān)利代理有限公司 42102
• 代理人: 張宇

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于設(shè)計(jì)型線的發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承彈性液體動(dòng)力潤(rùn)滑仿真分析方法及裝置，本發(fā)明考慮了變速箱對(duì)飛輪的支撐剛度，建立動(dòng)力總成的有限元模型；分類(lèi)自定義主節(jié)點(diǎn)，利用LANCZOS計(jì)算方法，聯(lián)合Abaqus求解，借助子結(jié)構(gòu)法完成對(duì)結(jié)構(gòu)體的模態(tài)縮減；完成柔性體單元及連接單元的建模，完成動(dòng)力學(xué)全局參數(shù)及載荷邊界條件定義，利用縮減子結(jié)構(gòu)，建立動(dòng)力總成的多體動(dòng)力學(xué)模型；通過(guò)線性差分法計(jì)算得到主軸承參數(shù)化的設(shè)計(jì)型線，建立主軸承彈性液體動(dòng)力潤(rùn)滑分析模型，分析在動(dòng)力總成特征工況下主軸承的潤(rùn)滑特性，完成主軸承的可靠耐久性能評(píng)價(jià)和優(yōu)化。通過(guò)本發(fā)明可以提升建模準(zhǔn)確性，更高效地完成主軸承的可靠耐久性能評(píng)價(jià)和優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)軸承動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于設(shè)計(jì)型線的發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承彈性液體動(dòng)力潤(rùn)滑的仿真分析方法及裝置。

背景技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承是將活塞、連桿傳來(lái)的氣體力轉(zhuǎn)變成扭矩，用以驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)和配氣機(jī)構(gòu)以及其他輔助裝置的主要承載體，是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的摩擦副之一。主軸承在工作中承受交變載荷和高速摩擦，如果主軸承的動(dòng)力潤(rùn)滑狀況不良，會(huì)發(fā)生邊緣磨損，熱載過(guò)高等，縮短主軸承的使用壽命，直接影響內(nèi)燃機(jī)可靠性與耐久性。傳統(tǒng)的軸承可靠耐久性是通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，周期長(zhǎng)，成本高，且現(xiàn)有試驗(yàn)條件無(wú)法進(jìn)行多工況驗(yàn)證，有一定的局限性。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，通過(guò)彈性液體潤(rùn)滑仿真分析來(lái)評(píng)價(jià)主軸承的可靠耐久性能，是一種快速預(yù)測(cè)的有效手段，能夠縮短主軸承的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期，節(jié)約生產(chǎn)成本。

參考專(zhuān)利申請(qǐng)CN107341276A公開(kāi)了一種對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行評(píng)估的方法及系統(tǒng)，包括：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的有限元模型進(jìn)行求解，得到模態(tài)分析結(jié)果；獲取預(yù)設(shè)的模擬載荷參數(shù)，并利用模擬載荷參數(shù)和模態(tài)分析結(jié)果對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的有限元模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析，得到發(fā)動(dòng)機(jī)的有限元模型中各部分的振動(dòng)水平相關(guān)參數(shù)；根據(jù)各部件的振動(dòng)水平相關(guān)參數(shù)中各參數(shù)的具體值和預(yù)設(shè)的各部件的振動(dòng)水平相關(guān)參數(shù)中各參數(shù)的理想范圍兩者之間的關(guān)系，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行評(píng)估。

但現(xiàn)有技術(shù)建模過(guò)程中未考慮到變速箱對(duì)飛輪的支撐剛度可以改善飛輪的動(dòng)態(tài)特性，削弱飛輪的陀螺效應(yīng)，從而減小曲軸各個(gè)曲拐的內(nèi)彎矩(對(duì)最后一拐的影響尤為顯著)，這將直接影響到主軸承的潤(rùn)滑性能。另外，現(xiàn)有技術(shù)在進(jìn)行有限元模型縮減時(shí)，沒(méi)有根據(jù)節(jié)點(diǎn)的特性對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)定義，計(jì)算效率較低。

參考專(zhuān)利申請(qǐng)CN100495412C公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸動(dòng)力學(xué)分析方法，包括：采用子結(jié)構(gòu)分析法，直接利用3D實(shí)體單元FE模型，定義主自由度節(jié)點(diǎn)。將FE模型中的所有單元壓縮到定義的所有主自由度節(jié)點(diǎn)上。利用MSC/PATRAN在主自由度節(jié)點(diǎn)處加上一個(gè)剛性層RBE2用來(lái)分散載荷。利用有限元模態(tài)分析求解器MSC/NASTRAN將模型壓縮至主自由度節(jié)點(diǎn)上。但現(xiàn)有技術(shù)定義主自由度節(jié)點(diǎn)時(shí)，沒(méi)有根據(jù)節(jié)點(diǎn)特性將載荷施加點(diǎn)、零件之間的耦合點(diǎn)、反映機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性(運(yùn)動(dòng)、變形和受力)的這三類(lèi)節(jié)點(diǎn)具體分類(lèi)定義，不能準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)體的受力狀態(tài)，仿真模型精度不足。

另一方面，現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用徑向變壁厚的軸瓦，以適應(yīng)軸頸變形，增加軸瓦在承載區(qū)的幾何間隙，有利于機(jī)油分布，避免發(fā)生邊緣磨損，保證主軸承具有良好的潤(rùn)滑性能。現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承彈性液體動(dòng)力潤(rùn)滑的仿真分析，在主軸承建模過(guò)程中，輸入?yún)?shù)主要包括主軸承寬度、直徑、軸承間隙、油孔、油槽等結(jié)構(gòu)參數(shù)，主軸承的表面粗糙度、彈性模量、泊松比等材料屬性參數(shù)，并未考慮軸瓦壁厚不均等這一微米級(jí)的尺寸變化，導(dǎo)致主軸承的輸入邊界不準(zhǔn)確，直接影響主軸承彈性液體動(dòng)力潤(rùn)滑仿真分析的精度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提出了一種基于設(shè)計(jì)型線的發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承彈性液體動(dòng)力潤(rùn)滑的仿真分析方法及裝置，可以提升建模準(zhǔn)確性，更高效地進(jìn)行主軸承的可靠耐久性能評(píng)價(jià)和優(yōu)化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于設(shè)計(jì)型線的發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承彈性液體動(dòng)力潤(rùn)滑的仿真分析方法，包括：

S1：考慮變速箱對(duì)飛輪的支撐剛度，建立動(dòng)力總成的有限元模型；