配氣機構(gòu)作為往復(fù)式發(fā)動機的重要組成部分,其性能的好壞對發(fā)動機的動力性能、振動噪聲、可靠性、燃油經(jīng)濟性以及排放等將產(chǎn)生直接影響。同時,配氣機構(gòu)也是發(fā)動機中重要的振動噪聲源,隨著發(fā)動機朝著高轉(zhuǎn)速、低排放和輕型化的方向發(fā)展,配氣機構(gòu)的振動和噪聲問題日趨嚴重,由此對配氣機構(gòu)的設(shè)計分析提出了更高的要求。本文以國內(nèi)某款汽油機為研究對象,對其配氣機構(gòu)的動力學(xué)特性進行了研究。主要研究工作包括:采用集中質(zhì)量動力學(xué)的分析方法,建立了配氣機構(gòu)的集中質(zhì)量動力學(xué)模型。針對雙頂置凸輪軸式（DOHC）配氣機構(gòu),建立了凸輪軸的彎曲振動、扭轉(zhuǎn)振動以及閥系組單元的3+N自由度的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)集總參數(shù)這一建模思想,借助經(jīng)驗公式、有限元軟件以及實驗測定等手段,確定了模型的系統(tǒng)參數(shù),并對配氣機構(gòu)的動力學(xué)特性進行了求解計算。在發(fā)動機有限元模型基礎(chǔ)上,利用AVL軟件中的Power Unit模塊和Timing Drive模塊建立了考慮發(fā)動機系統(tǒng)耦合影響的配氣機構(gòu)動力學(xué)仿真模型,計算得到發(fā)動機在6000rpm下配氣機構(gòu)的動力學(xué)特性。通過與不考慮發(fā)動機系統(tǒng)耦合振動影響的配氣機構(gòu)單體動力學(xué)模型的計算結(jié)果進行對比分析,明確了系統(tǒng)耦合對凸輪-... 

【文章來源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1雙頂置凸輪軸式（DOHC）配氣機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

燉砉ご笱?妒墾?宦畚?（a）中置式 （b）下置式圖 2.2 凸輪軸中置式和下置式配氣機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖2.2 配氣機構(gòu)集中質(zhì)量動力學(xué)模型的建立配氣機構(gòu)的動力學(xué)模型是配氣機構(gòu)動力學(xué)特性分析的首要條件，配氣機構(gòu)是由多個部件組成的機械系統(tǒng)，每個部件都具有一定的質(zhì)量和彈性，集中質(zhì)量法是應(yīng)用最為廣泛的一種方法，它將配氣機構(gòu)的部件簡化為若干個集中質(zhì)量，通過彈簧-阻尼單元將各集中質(zhì)量連接。集中質(zhì)量法所建立的質(zhì)量矩陣通常都是對角矩陣，因此其主要優(yōu)點是便于實現(xiàn)動力學(xué)數(shù)值求解。2.2.1 凸輪軸動力學(xué)模型的建立凸輪軸是配氣機構(gòu)中唯一作旋轉(zhuǎn)運動的部件，工作中受到正時鏈輪的驅(qū)動力、氣門彈簧通過挺柱傳遞過來的反作用力、挺柱對其的摩擦力以及凸輪軸承座的支撐力。在這些載荷的作用下，凸輪軸很可能發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)振動，從而引起閥系的異常振動，并造成各缸配氣的相位誤差。2.2.1.1 凸輪軸彎曲動力學(xué)模型的建立圖 2.3 所示為凸輪軸的彎曲振動模型示意圖，凸輪軸與 X 軸同向，假設(shè)凸輪軸在O YZ平面內(nèi)發(fā)生彎曲變形。將凸輪軸分成截面相同若干軸段，每一軸段幾何中心點為一個節(jié)點i。定義im 為節(jié)點 i 處的集中質(zhì)量；iv 為為節(jié)點 i 處的撓度；zik 和zic 分別為節(jié)點i處軸承對軸段的拉壓剛度和阻尼；CT ,iN 為節(jié)點 i 處所受徑向力；yiI 為節(jié)點 i 處繞Y 軸的轉(zhuǎn)動慣量，i 為對應(yīng)的彎角；yik 和yic 分別為繞Y 軸的拉壓剛度和阻尼。

圖 2.6 軸段等效示意圖-挺柱動力學(xué)模型的建立-挺柱的運動學(xué) 為凸輪-平面挺柱的接觸示意圖，坐標系O YZ的原點定義C 為凸輪的轉(zhuǎn)動角速度，所對應(yīng)的角位移C 等于OP 與OY 的夾徑，Ch 為凸輪升程， e 為偏心距，CR 為凸輪軸相對于速度瞬為挺柱對凸輪的切線力，CTN 為法向力。ZYOωCR0RCθCθRPC

【參考文獻】：
期刊論文
[1]發(fā)動機連桿動力學(xué)特性對活塞拍擊的影響分析[J]. 鄭光澤,袁林.  汽車工程. 2012(12)
[2]柴油機配氣機構(gòu)動力學(xué)仿真研究[J]. 李鵬飛,黃映云,高浩鵬,康桂東.  船海工程. 2011(03)
[3]內(nèi)燃機配氣機構(gòu)的動力學(xué)虛擬仿真研究[J]. 曹曉輝,姜樹李,郭晨海,呂杏梅.  內(nèi)燃機工程. 2009(02)
[4]柴油機配氣機構(gòu)多體動力學(xué)的仿真研究[J]. 舒歌群,馬維忍,梁興雨,許世杰.  機械設(shè)計. 2009(03)
[5]發(fā)動機配氣機構(gòu)剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)特性研究[J]. 張曉蓉,宋朝省,吳佳蕓,朱才朝.  汽車工程. 2009(02)
[6]125型發(fā)動機配氣機構(gòu)的噪聲分析[J]. 羅虹,夏鐵權(quán),胡加強,王攀.  重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2007(09)
[7]配氣機構(gòu)動力學(xué)模型的比較研究[J]. 劉忠民,俞小莉,沈瑜銘.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2005(12)
[8]氣門動態(tài)信號處理方法研究[J]. 李建鋒,俞小莉,沈瑜銘,劉忠民.  內(nèi)燃機工程. 2004(01)
[9]關(guān)于結(jié)構(gòu)高頻響應(yīng)分析中有限元網(wǎng)格劃分的細化標準[J]. 徐孝誠,尹立中.  振動與沖擊. 2002(01)
[10]一種新型配氣機構(gòu)的數(shù)值模擬[J]. 劉靖,鄭德林,肖敏,曾朝陽,于宏文.  內(nèi)燃機學(xué)報. 1998(01)

博士論文
[1]配氣機構(gòu)動力學(xué)試驗方法與模型規(guī)劃研究[D]. 劉忠民.浙江大學(xué) 2005
[2]內(nèi)燃機配氣系統(tǒng)的非線性動力學(xué)研究[D]. 王韜.天津大學(xué) 2004

碩士論文
[1]高速汽油機配氣機構(gòu)分析及優(yōu)化[D]. 靳玉剛.湖南大學(xué) 2014
[2]柴油機氣門組動態(tài)特性分析研究[D]. 陳仲海.中北大學(xué) 2013
[3]發(fā)動機配氣凸輪軸負載扭矩計算及振動研究[D]. 范芳.重慶大學(xué) 2012
[4]發(fā)動機配氣機構(gòu)振動噪聲研究[D]. 李帥.湖南大學(xué) 2012
[5]配氣機構(gòu)優(yōu)化對發(fā)動機性能影響的研究[D]. 魏國東.天津大學(xué) 2010
[6]配氣機構(gòu)多體系統(tǒng)動力學(xué)建模及仿真[D]. 李興然.中北大學(xué) 2010
[7]柴油機配氣機構(gòu)及正時驅(qū)動系動力學(xué)特性研究[D]. 秦鳳蓮.昆明理工大學(xué) 2010
[8]發(fā)動機配氣機構(gòu)優(yōu)化改進設(shè)計[D]. 馮仁華.湖南大學(xué) 2009
[9]發(fā)動機配氣機構(gòu)及鏈傳動系動力學(xué)分析及性能優(yōu)化[D]. 劉剛.上海交通大學(xué) 2009
[10]發(fā)動機配氣機構(gòu)多體動力學(xué)建模與分析[D]. 牛文博.天津大學(xué) 2008



本文編號：3575017