【摘要】：配氣機構(gòu)作為內(nèi)燃機的重要組成部分,其功用是按照內(nèi)燃機的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求,使進、排氣門定時開啟和關(guān)閉,保證氣缸中及時進入新鮮充量并保證廢氣及時排出。配氣機構(gòu)設(shè)計的合理與否很大程度的影響著內(nèi)燃機工作的經(jīng)濟、動力和排放等性能。而凸輪型線作為內(nèi)燃機配氣機構(gòu)設(shè)計的核心內(nèi)容,其設(shè)計的合理與否十分重要。本文依據(jù)內(nèi)燃機配氣機構(gòu)凸輪型線設(shè)計的理論和原則,按照配氣凸輪型線運動學(xué)設(shè)計、運動學(xué)優(yōu)化和動力學(xué)設(shè)計與校驗的設(shè)計流程,應(yīng)用Visual Studio C#進行了配氣凸輪型線參數(shù)有約束的優(yōu)化方法及程序開發(fā)。研究內(nèi)容如下:首先,進行軟件整體模塊搭建,包括:凸輪型線運動學(xué)設(shè)計模塊搭建;凸輪型線運動學(xué)有約束優(yōu)化模塊搭建;配氣機構(gòu)動力學(xué)設(shè)計與校驗?zāi)K搭建。接下來,針對軟件各模塊進行設(shè)計和程序編寫,詳細內(nèi)容如下:(1)凸輪型線運動學(xué)設(shè)計模塊搭建。主要內(nèi)容包括:典型凸輪型線設(shè)計方法的程序編寫與界面設(shè)計;凸輪型線的運動學(xué)曲線輸出;凸輪型線設(shè)計評價參數(shù)和運動規(guī)律詳細數(shù)據(jù)的輸出。其中,凸輪型線的設(shè)計方法包括:項數(shù)不同的高次方多項式凸輪型線;高次方與直線段組合型凸輪型線。(2)凸輪型線運動學(xué)有約束優(yōu)化模塊搭建。主要內(nèi)容包括:針對高次方多項式凸輪型線的復(fù)合形法優(yōu)化方法的程序編寫與界面設(shè)計;優(yōu)化后凸輪型線的設(shè)計參數(shù)和運動學(xué)曲線查看;優(yōu)化后凸輪型線的評價參數(shù)和運動規(guī)律詳細數(shù)據(jù)輸出。此部分以縮短凸輪型線的設(shè)計周期為目的,以凸輪型線豐滿系數(shù)為目標函數(shù),以凸輪型線函數(shù)的冪指數(shù)為設(shè)計變量,以曲率半徑、凸輪型線加速度峰值等為約束條件,以復(fù)合形法為優(yōu)化方法,編寫程序,以獲得要求范圍內(nèi)的最佳凸輪型線,達到優(yōu)化目的。(3)配氣機構(gòu)動力學(xué)設(shè)計與校驗?zāi)K搭建。主要內(nèi)容包括:氣門實際運動規(guī)律的計算程序編寫與界面設(shè)計;氣門開啟與落座相關(guān)參數(shù)查看;氣門運動過程中是否存在飛脫現(xiàn)象的判定;氣門實際運動規(guī)律曲線查看及詳細數(shù)據(jù)輸出。此部分針對配氣機構(gòu)工作過程中因彈性變形導(dǎo)致氣門實際運動規(guī)律與理論設(shè)計規(guī)律存在偏差的問題,以配氣機構(gòu)單質(zhì)量模型為基礎(chǔ),以四階龍格—庫塔數(shù)值方法為核心算法,以凸輪型線的動力學(xué)校驗和配氣機構(gòu)的動力學(xué)設(shè)計為目的,編寫程序,以判斷配氣機構(gòu)的設(shè)計是否存在飛脫和氣門落座速度過大等不良情況,進而確定配氣機構(gòu)的設(shè)計是否合理。最后,對所開發(fā)的程序進行合理化驗證。針對凸輪型線運動學(xué)設(shè)計模塊,應(yīng)用AVL/Excite Timing Drive中Cam Design部分,將其仿真得到的凸輪型線運動規(guī)律與本課題所開發(fā)軟件計算得到的凸輪型線運動規(guī)律加以對比,驗證程序此模塊的合理性;針對配氣機構(gòu)動力學(xué)設(shè)計與校驗?zāi)K,將某發(fā)動機配氣機構(gòu)的動力學(xué)試驗結(jié)果與本課題所開發(fā)軟件的仿真計算結(jié)果進行對比,驗證此動力學(xué)設(shè)計及校驗?zāi)K的合理性。
【圖文】：

圖 2.1 等加速-等速型緩沖段 圖 2.2 余弦型緩沖段2）余弦型如圖 2.2。其函數(shù)為： = ě ， ( 兩種緩沖段相比，等加速—等速型較為常用，尤其在高速內(nèi)燃機中[30]。其因為：由于配氣機構(gòu)加工誤差、安裝誤差以及氣門間隙的變化等原因，氣門的際開啟與落座時刻并無法保證在緩沖段結(jié)束且工作段開始的一點上，而等加速等速型緩沖段則可通過調(diào)整氣門間隙的值而保證氣門的開啟與關(guān)閉在緩沖段速段即加速度為零且速度為不大的常數(shù)的部分，由此控制氣門開啟與落座的沖而余弦型緩沖段起不到這樣的作用。2.1.2 工作段的設(shè)計

圖 2.1 等加速-等速型緩沖段 圖 2.2 余弦型緩沖段2）余弦型如圖 2.2。其函數(shù)為： = ě ， ( 兩種緩沖段相比，等加速—等速型較為常用，尤其在高速內(nèi)燃機中[30]。其因為：由于配氣機構(gòu)加工誤差、安裝誤差以及氣門間隙的變化等原因，氣門的際開啟與落座時刻并無法保證在緩沖段結(jié)束且工作段開始的一點上，而等加速等速型緩沖段則可通過調(diào)整氣門間隙的值而保證氣門的開啟與關(guān)閉在緩沖段速段即加速度為零且速度為不大的常數(shù)的部分，由此控制氣門開啟與落座的沖而余弦型緩沖段起不到這樣的作用。2.1.2 工作段的設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK402

【參考文獻】

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本文編號：2661576