张俊红，何振鹏，张桂昌，马正颖，马 梁，敦立明

(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072)

内燃机在工作过程中，通过燃烧产生爆发压力推动曲轴来对外输出功，这个过程导致了曲轴和轴承变形，施加在曲轴上的载荷是由主轴承上的油膜压力来支撑，同时曲轴在轴承孔内高速旋转，因此轴系润滑作用直接关系到发动机的可靠性．润滑特性作为整个系统的关键，分析过程比较复杂，其难点在于考虑各种因素并将曲轴和轴承的变形通过中间的非线性油膜耦合起来．目前随着计算机的发展，轴系的润滑分析已经从单一方法发展到多个分析方法耦合的过程，文献[1]运用转动曲轴和弹性机体耦合来研究轴系润滑特性，文献[2]将轴系的摩擦学、刚度和强度耦合起来进行研究．

笔者建立了一个包含柔性曲轴、柔性主轴承以及非线性油膜的复杂系统来研究整个轴系的润滑特性，研究过程中考虑曲轴、轴承的动态特性．在分析过程中考虑了轴承变形、曲轴变形、供油槽、油孔、轴系表面粗糙度等因素．分析油膜特性时采用有限元和有限差分耦合的方法求解油膜特性和摩擦损失．

1 轴系和油膜动力润滑耦合数学模型

曲轴主轴承工作时承受交变载荷，润滑过程一般为动压润滑或动压润滑和弹流润滑的复合润滑，当存在弹流润滑时，油膜厚度只有几微米，不能忽略轴颈和轴承的表面粗糙度对润滑的影响，在求解润滑中采用的方程为