高頻曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)與溫度場(chǎng)研究.pdf

1、曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)是常見(jiàn)的通用機(jī)構(gòu)。高頻工況下的曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)，若不考慮構(gòu)件質(zhì)量與軸承的摩擦，其計(jì)算結(jié)果和實(shí)際結(jié)果的相差較大，不能很好地指導(dǎo)實(shí)際的設(shè)計(jì)，直接影響到其使用的性能與可靠性。
　　針對(duì)“發(fā)動(dòng)機(jī)鏈條高頻耐久測(cè)試臺(tái)架”研制中使用的曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)，在考慮構(gòu)建質(zhì)量和軸承部位摩擦的基礎(chǔ)上，在動(dòng)力學(xué)、熱力耦合兩個(gè)方面開(kāi)展了研究，主要包括以下幾個(gè)方面：
　　建立了基于考慮構(gòu)件質(zhì)量和軸承摩擦的動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型。分析各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)

2、動(dòng)規(guī)律、受力情況，建立動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)比了不考慮構(gòu)件質(zhì)量和軸承摩擦、只考慮構(gòu)件質(zhì)量、只考慮軸承摩擦，以及同時(shí)考慮構(gòu)件質(zhì)量和軸承摩擦的四種情況下，計(jì)算關(guān)節(jié)軸承處的摩擦功率。計(jì)算分析結(jié)果表明，在中高頻的情況下，是否考慮構(gòu)件的重力與軸承的摩擦，對(duì)于計(jì)算結(jié)果影響顯著。
　　建立了關(guān)節(jié)軸承處的溫度場(chǎng)計(jì)算模型。首先使用在20Hz的運(yùn)動(dòng)工況下，動(dòng)力學(xué)計(jì)算得到的關(guān)節(jié)軸承處的摩擦功率作為輸入，在關(guān)節(jié)軸承上設(shè)置了一定數(shù)量的溫度計(jì)算節(jié)點(diǎn)。使用RC熱電模擬

3、法將熱傳遞的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為電路模型，和MathCAD軟件結(jié)合使用進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算得到物體內(nèi)部各個(gè)點(diǎn)的導(dǎo)熱量和熱阻之后，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的溫度差，并由此可以推得各個(gè)點(diǎn)的溫度分布。繼而設(shè)計(jì)系數(shù)修正試驗(yàn)，使用關(guān)節(jié)軸承上特征點(diǎn)，在特定工況20Hz的運(yùn)行速度下，測(cè)試該節(jié)點(diǎn)在達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度，對(duì)熱力學(xué)模型中的空氣表面對(duì)流換熱系數(shù)的設(shè)置進(jìn)行修正，以得到與實(shí)際工況更為符合的計(jì)算模型。
　　進(jìn)而，設(shè)計(jì)了驗(yàn)證模型精度的試驗(yàn)，將修正過(guò)的計(jì)算模型和試驗(yàn)結(jié)果做比

4、對(duì)和分析，以驗(yàn)證計(jì)算模型對(duì)于模擬實(shí)際工況的準(zhǔn)確性。試驗(yàn)結(jié)果表明，該計(jì)算模型可以較為有效地模擬實(shí)際工況。繼而根據(jù)動(dòng)力學(xué)和溫度場(chǎng)的計(jì)算，對(duì)臺(tái)架設(shè)計(jì)提供依據(jù)和改進(jìn)建議。引入強(qiáng)制對(duì)流作為熱交換的條件，來(lái)替代原有的自然對(duì)流條件，使得軸承各點(diǎn)的溫度得到有效的下降，以此對(duì)臺(tái)架的壽命和穩(wěn)定性帶來(lái)良好的改善。
　　綜上所述，本文以曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)作為研究對(duì)象，在考慮構(gòu)件質(zhì)量和軸承部位摩擦的基礎(chǔ)上，完成各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、受力情況分析；建立曲柄連