[发明专利]一种关于汽车发动机轴承动力学分析方法

说明书

技术领域

本发明属于发动机轴承动力技术领域，特别涉及一种关于汽车发动机轴承动力学分析方法。

背景技术

内燃机在进行工作过程中，滑动轴承是决定发动机正常运转的重要部件之一。现如今，汽车搭载低排量的高功率大扭矩的增压发动机应用于越来越广泛，而高效的合理的设计发动机主轴承与连杆轴承参数就显得尤为受关注。

在进行合理设计滑动轴承过程中，应对采用先进的分析技术，结合发动机轴承工作原理，对发动机轴承进行合理的分析设计，避免轴承油膜的不正常压力分布，消除轴承因粗糙接触压力过大引起的过度磨损等现象，对提升发动机的动力性经济性有着重要的指导意义。

传统的轴承设计方案的校核方法是通过试验手段进行检查分析，试验手段具有很多局限性。轴承的可靠性验证需要建立试验台架，同时需要有试验发动机样机及轴承样件进行试验。根据以上可得出，通过试验方法，试验台架搭建，试验的发动机的样机及轴承样件确定，需要的周期很长，而且需要的成本不小，因此，在发动机开发过程中，通过动力学分析方法分析轴承的性能，可以既缩短开发周期，又节约生产成本，并且能短时间内验证多个轴承的设计方案。

本发明所要解决的问题是提供一种新的轴承计算方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种关于汽车发动机轴承动力学分析方法。

本发明的目的是这样实现的，建立发动机的有限元模型，建立轴承轴瓦的有限元模型，输入模型的材料属性，然后进行有限元模型模态缩减；确定发动机以及连杆组件相关参数，运用Excite Power Unit模块建立连杆动力学模型。对连杆几何模型进行网格划分，并进行模型缩减，输入各个转速下对应的缸压曲线，利用发动机轴承专用的EHD模块，输入轴承的性能参数，计算得到轴承特定工况的轴承结果特性；所述轴承性能计算公式如下：

。

式中：为油膜压力；机油动力粘度；为机油填充率；为轴颈表面轴向速度。

本发明的优点是：采用本发明的分析发动机轴承的方法后，可以得出一些油膜特性，譬如最小油膜厚度、最大油膜压力等结果，因此可以高效地准确评价发动机轴承的性能参数。

附图说明

图1是本发明的发动机轴承动力学分析方法的流程图；

图2是本发明的连杆发动机轴承动力学分析方法的分析模型示意图；

下面将结合附图通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权力保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

实例1

建立发动机的有限元模型，建立轴承轴瓦的有限元模型，输入模型的材料属性，然后进行有限元模型模态缩减；确定发动机以及连杆组件相关参数，运用Excite Power Unit模块建立连杆动力学模型。对连杆几何模型进行网格划分，并进行模型缩减，输入各个转速下对应的缸压曲线，利用发动机轴承专用的EHD模块，输入轴承的性能参数，计算得到轴承特定工况的轴承结果特性。

上述所提到的EHD轴承模块，是基于膜弹性流体动压润滑的扩展Reynolds雷诺方程式1，考虑了滑动方向的动压效应、伸缩效应和整体的挤压效应。因此，可对轴承的润滑状态进行精确的计算分析，能够对轴承油膜的特性作出准确的评价。

(1)

式中：为油膜压力；机油动力粘度；为机油填充率；为轴颈表面轴向速度。

参见图1，本发明提供一种准确发动机轴承的动力学的分析方法，主要包括以下步骤：

确定发动机及连杆组件相关三维数据，统计发动机结构信息如冲程、缸数、点火信息等，以及连杆系零部件连杆、轴瓦、活塞销座等零部件的相关信息；利用Excite Power Unit模块选取轴承EHD专用模块，建立发动机轴承动力学分析模型,参照图2的示意图搭建动力学分析模型。

在动力学分析模型中，发动机采用Generic Body模块来模拟发动机模型，输入发动机有限元模型模态缩减后的模型，发动机模型在动力学模型中作为弹性体，这样可以更准确模拟发动机轴承的边界条件；活塞模型采用GuidLine模块进行模拟；活塞销采用Piston Pin模块进行模拟；止推轴承采用ThrustBearing模块进行模拟；曲轴曲柄颈采用BearingPin进行模拟；考虑油膜压力分析（EHD），对于连杆轴瓦与曲轴的曲柄颈采用滑动轴承EHD模块，同理，连杆大头的连接副亦采用滑动轴承EHD模块；连杆采用Conrod模块进行模拟。

对发动机模型与轴承轴瓦模型数据进行网格划分并进行缩减，将缩减后的发动机动力学模块.exb动力学文件，并输入发动机缸压曲线，并输入详细的滑动轴承EHD模块数据，进行动力学仿真。从仿真结果中，得出对特定工况下的轴承的油膜、机油等结果。对于发动机轴承的结果进行评价，如不满足要求，需要对发动机轴承座结构、轴瓦的结构及参数进行优化，再重新进行分析。