内燃机曲轴扭纵耦合振动研究

"这篇学术文章探讨了内燃机曲轴的扭纵耦合振动问题，主要涉及内燃机工程和机械工程领域。作者利用瑞利法对高速内燃机的曲轴振动进行了深入研究，旨在优化曲轴的动态性能，减少振动对发动机及其部件的影响。" 文章详细阐述了内燃机曲轴的扭纵耦合振动模型的建立过程。首先，作者将曲轴等效为一个连续分布的阶梯轴模型，并考虑了等效轴段和集中质量的动能和势能关系。通过拉格朗日方程，分别建立了扭振模型和纵振模型。接着，基于刚度耦合原理，并考虑到轴系受到的强迫激励，构建了扭纵耦合强迫振动模型。 为验证模型的准确性，作者使用谐次分析法求解模型，并与实际测量的数据进行对比。通过对某直列四缸柴油机曲轴自由端的振动信号测量，结果显示模型预测的扭振和纵振谐次与实测结果相当吻合。这表明该模型能够有效描述内燃机曲轴的耦合振动行为。 文章进一步讨论了曲轴纵向振动的危害，包括增加整机噪声、活塞连杆总成偏离、气缸磨损加剧、传动机构相位变化导致的燃烧恶化等问题。这些危害强调了研究曲轴耦合振动的重要性。 历史上，扭纵耦合振动的研究始于20世纪初，但直到20世纪80年代，由于船舶轴系纵振问题引发的故障，才引发了广泛关注。随着计算机技术的发展，国内在这一领域的研究也取得了显著进步。文中引用了多篇参考文献，详述了耦合振动的机理、计算模型和解决方案。 该文章提供了一个基于瑞利法的内燃机曲轴扭纵耦合振动分析方法，这对于理解和改善内燃机的振动问题，以及优化其运行效率和可靠性具有重要意义。通过这种深入的振动研究，工程师可以设计出更稳定的曲轴系统，减少内燃机的工作损耗，提高整体性能。