【摘要】：柴油機(jī)功率的提升、爆發(fā)壓力的增大,給柴油機(jī)的設(shè)計(jì)帶來了更大的挑戰(zhàn),也對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的性能提出了更高的要求。配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),關(guān)鍵在于凸輪型線的設(shè)計(jì)。本文利用專業(yè)設(shè)計(jì)分析軟件AVL Timing Drive建立了單閥系運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型,在模型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了多種凸輪型線,并對(duì)型線的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析。在型線的設(shè)計(jì)過程中,需要保證配氣機(jī)構(gòu)在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速超速20%時(shí)不發(fā)生飛脫、反跳及彈簧并圈的現(xiàn)象。在運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行對(duì)稱式多項(xiàng)動(dòng)力加速度函數(shù)凸輪型線的設(shè)計(jì),并分析了函數(shù)中各個(gè)參數(shù)對(duì)豐滿系數(shù)、接觸應(yīng)力、躍度、潤(rùn)滑系數(shù)的影響規(guī)律。然后設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn),獲得滿足運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的參數(shù)組合。通過極差分析,得出了各參數(shù)對(duì)豐滿系數(shù)、接觸應(yīng)力、躍度、潤(rùn)滑系數(shù)的影響顯著性順序,為多項(xiàng)動(dòng)力加速度函數(shù)凸輪型線的設(shè)計(jì)提供了參考。在對(duì)稱式多項(xiàng)動(dòng)力加速度函數(shù)凸輪型線的基礎(chǔ)上,進(jìn)行非對(duì)稱凸輪型線的設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的非對(duì)稱凸輪型線包括:多項(xiàng)動(dòng)力-多項(xiàng)動(dòng)力加速度函數(shù)(P-P)凸輪型線、多項(xiàng)動(dòng)力-分段加速度函數(shù)(P-I)凸輪型線和分段-分段加速度函數(shù)(I-I)凸輪型線。P-P凸輪型線通過選用不同的關(guān)閉側(cè)參數(shù)組合,設(shè)計(jì)了三組凸輪型線,分析了型線正加速度寬度、峰值與負(fù)加速度峰值絕對(duì)值對(duì)動(dòng)力學(xué)的影響。P-I凸輪型線關(guān)閉側(cè)采用了3段、6段、8段的設(shè)計(jì),通過分析比較,6段設(shè)計(jì)最佳。I-I凸輪型線同樣設(shè)計(jì)了三組方案,對(duì)比分析可知,開啟側(cè)與關(guān)閉側(cè)的靈活調(diào)節(jié)可以有效地改善配氣機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特性。最后,采用I-I凸輪型線的設(shè)計(jì),計(jì)算得到了進(jìn)、排氣門的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)結(jié)果曲線,并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的分析,分析結(jié)果表明:進(jìn)、排氣門均能較好的滿足運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)要求,且柴油機(jī)轉(zhuǎn)速超速20%時(shí)進(jìn)、排氣門均未出現(xiàn)飛脫、反跳及彈簧并圈的現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH112.2
【圖文】：

[38]。圖2.1 配氣機(jī)構(gòu)單質(zhì)量模型“當(dāng)量凸輪”的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是已知的[39]表達(dá)式如下：0x ( ) r h ( ) x(2.1)式中，0x -氣門間隙，r-表示搖臂比， h ( )-表示挺柱位移函數(shù)。由牛頓第二定律得出單自由度模型的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和集中質(zhì)量上的慣性力 F 表示為

中北大學(xué)學(xué)位論文12圖2.2 配氣機(jī)構(gòu)多質(zhì)量模型本文列舉的多質(zhì)量模型中有五個(gè)集中質(zhì)量，由于零部件在運(yùn)動(dòng)過程中可能會(huì)發(fā)生相互之間的分離，所以需要根據(jù)集中質(zhì)量的受力與運(yùn)動(dòng)分析，建立五個(gè)動(dòng)力學(xué)微分方程進(jìn)行聯(lián)立求解。（1）挺柱和凸輪發(fā)生接觸時(shí)，pM 的相關(guān)方程如下：*( ) ( ) ( ) ( ) 0p p p p o p p o p p c p c pM x C x x K x x C x C x s K x s (2.17)（2）挺柱和凸輪分離時(shí)，pM 的相關(guān)方程如下：*( ) ( ) 0p p p p o p p o p pM x C x x K x x C x (2.18)（3）oM 的相關(guān)方程如下：0 2( ) ( ) ( ) ( ) 0o o p p o p o p o b o pM x C x x K x x C x x K x s (2.19)（4）b2M 的相關(guān)方程如下：2 2 2 2 2 1 2 1( ) ( ) ( ) ( ) 0b b o b o o b o b b b b b bM x C x x K x x rC rx x rK rx x (2.20)其中，r 為搖臂比。（5）氣門和搖臂接觸時(shí)，b1M 的相關(guān)方程如下：*1 1 1 2 1 2 1 1 1 0( ) ( ) ( ) ( ( )) 0b b b b b b b b b b v b v v b vM x C x rx K x rx C x C x x K x x p (2.21)（6）氣門和搖臂不接觸時(shí)，b1M 的相關(guān)方程如下：*1 1 1 2 1 2 1( ) ( ) 0b b b b b b b b b bM x C x rx K x rx C x (2.22)（7）氣門和搖臂分開而與氣門座接觸時(shí)

導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性。但是，余弦型緩沖段終點(diǎn)的躍度為負(fù)值，與其他函數(shù)凸輪的工作段連接時(shí)不能保持升程對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角的三階導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性。圖2.3 余弦型緩沖段（2）等加速型緩沖段等加速型緩沖段的升程曲線[46]形式為22( )RCRhh h ，0R (2.39)式中：Rh 是指緩沖段升程；R 是指緩沖段包角。等加速型緩沖段的速度、加速度和躍度曲線為22C RCRdh dhvd dt ，0R (2.40)22 22 22( )C RCRd h dhad dt ，0R (2.41)

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