[发明专利]基于设计型线的主轴承液体动力润滑的分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于设计型线的发动机主轴承弹性液体动力润滑仿真分析方法及装置，本发明考虑了变速箱对飞轮的支撑刚度，建立动力总成的有限元模型；分类自定义主节点，利用LANCZOS计算方法，联合Abaqus求解，借助子结构法完成对结构体的模态缩减；完成柔性体单元及连接单元的建模，完成动力学全局参数及载荷边界条件定义，利用缩减子结构，建立动力总成的多体动力学模型；通过线性差分法计算得到主轴承参数化的设计型线，建立主轴承弹性液体动力润滑分析模型，分析在动力总成特征工况下主轴承的润滑特性，完成主轴承的可靠耐久性能评价和优化。通过本发明可以提升建模准确性，更高效地完成主轴承的可靠耐久性能评价和优化。

技术领域

本发明属于发动机轴承动力技术领域，更具体地，涉及一种基于设计型线的发动机主轴承弹性液体动力润滑的仿真分析方法及装置。

背景技术

发动机主轴承是将活塞、连杆传来的气体力转变成扭矩，用以驱动汽车的传动系统和配气机构以及其他辅助装置的主要承载体，是发动机重要的摩擦副之一。主轴承在工作中承受交变载荷和高速摩擦，如果主轴承的动力润滑状况不良，会发生边缘磨损，热载过高等，缩短主轴承的使用寿命，直接影响内燃机可靠性与耐久性。传统的轴承可靠耐久性是通过台架试验进行验证，周期长，成本高，且现有试验条件无法进行多工况验证，有一定的局限性。因此，在发动机主轴承的设计开发过程中，通过弹性液体润滑仿真分析来评价主轴承的可靠耐久性能，是一种快速预测的有效手段，能够缩短主轴承的设计开发周期，节约生产成本。

参考专利申请CN107341276A公开了一种对发动机性能进行评估的方法及系统，包括：对发动机的有限元模型进行求解，得到模态分析结果；获取预设的模拟载荷参数，并利用模拟载荷参数和模态分析结果对发动机的有限元模型进行动力学计算分析，得到发动机的有限元模型中各部分的振动水平相关参数；根据各部件的振动水平相关参数中各参数的具体值和预设的各部件的振动水平相关参数中各参数的理想范围两者之间的关系，对发动机的性能进行评估。

但现有技术建模过程中未考虑到变速箱对飞轮的支撑刚度可以改善飞轮的动态特性，削弱飞轮的陀螺效应，从而减小曲轴各个曲拐的内弯矩(对最后一拐的影响尤为显著)，这将直接影响到主轴承的润滑性能。另外，现有技术在进行有限元模型缩减时，没有根据节点的特性对节点进行分类定义，计算效率较低。

参考专利申请CN100495412C公开了一种发动机曲轴动力学分析方法，包括：采用子结构分析法，直接利用3D实体单元FE模型，定义主自由度节点。将FE模型中的所有单元压缩到定义的所有主自由度节点上。利用MSC/PATRAN在主自由度节点处加上一个刚性层RBE2用来分散载荷。利用有限元模态分析求解器MSC/NASTRAN将模型压缩至主自由度节点上。但现有技术定义主自由度节点时，没有根据节点特性将载荷施加点、零件之间的耦合点、反映机构动力学特性(运动、变形和受力)的这三类节点具体分类定义，不能准确反映结构体的受力状态，仿真模型精度不足。

另一方面，现代发动机广泛采用径向变壁厚的轴瓦，以适应轴颈变形，增加轴瓦在承载区的几何间隙，有利于机油分布，避免发生边缘磨损，保证主轴承具有良好的润滑性能。现有发动机主轴承弹性液体动力润滑的仿真分析，在主轴承建模过程中，输入参数主要包括主轴承宽度、直径、轴承间隙、油孔、油槽等结构参数，主轴承的表面粗糙度、弹性模量、泊松比等材料属性参数，并未考虑轴瓦壁厚不均等这一微米级的尺寸变化，导致主轴承的输入边界不准确，直接影响主轴承弹性液体动力润滑仿真分析的精度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于设计型线的发动机主轴承弹性液体动力润滑的仿真分析方法及装置，可以提升建模准确性，更高效地进行主轴承的可靠耐久性能评价和优化。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于设计型线的发动机主轴承弹性液体动力润滑的仿真分析方法，包括：

S1：考虑变速箱对飞轮的支撑刚度，建立动力总成的有限元模型；