本文關(guān)鍵詞：某高速汽油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)力學(xué)分析及性能優(yōu)化

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【摘要】：作為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分之一,配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及耐久性。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率的大幅度提高,配氣機(jī)構(gòu)的工作條件日益惡化,在保證充氣效率的同時(shí),要求其在高速運(yùn)行的情況下仍能保證平穩(wěn)、可靠地工作,因而也就對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。因此,鑒于配氣機(jī)構(gòu)的重要性,需要對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),以匹配發(fā)動(dòng)機(jī)的工作。 本文以某高速汽油機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁發(fā)生的凸輪表面局部磨損、挺柱破碎以及氣門不同程度磨損的現(xiàn)象進(jìn)行原因查找和分析。針對(duì)這些現(xiàn)象存在的原因,對(duì)其配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)優(yōu)化。本文具體的研究內(nèi)容和工作創(chuàng)新點(diǎn)如下： (1).為準(zhǔn)確地還原和分析原機(jī)出現(xiàn)的問題,在AVL_EXCITE Timing Drive軟件中建立原機(jī)的一維模型,對(duì)一維模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析,逐一將計(jì)算結(jié)果的各個(gè)參數(shù)和實(shí)際工程要求進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)原機(jī)存在豐滿系數(shù)偏高、潤滑不良、加速度曲線不光順、最大躍度值過大以及凸輪與挺柱最大接觸應(yīng)力超標(biāo)的問題。這些不良的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)導(dǎo)致了原機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的磨損。 (2).針對(duì)原機(jī)出現(xiàn)的不良參數(shù),從兩方面著手對(duì)原機(jī)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化：一方面,從凸輪型線著手,基于AVL_EXCITE TD軟件,分別采用等加速一等速和分段函數(shù)的方法進(jìn)行緩沖段、工作段設(shè)計(jì),重新設(shè)計(jì)凸輪型線,以改善其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性；另一方面,從凸輪軸結(jié)構(gòu)著手,考慮到進(jìn)氣過程對(duì)燃燒的影響,提出三進(jìn)氣門非同步開啟的方案,將原進(jìn)氣凸輪軸結(jié)構(gòu)改為非同步凸輪軸。這種不同于傳統(tǒng)的配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)化思路也是本文的創(chuàng)新點(diǎn)。 (3).利用AVL_EXCITE TD軟件,進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算,驗(yàn)證新凸輪型線的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能；利用GT-Power軟件和試驗(yàn)標(biāo)定相結(jié)合以及基于單一因素變量的方法,對(duì)原機(jī)、重新設(shè)計(jì)凸輪型線、非同步氣門開啟三種方案進(jìn)行轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率的對(duì)比,以驗(yàn)證優(yōu)化后的方案對(duì)原機(jī)在經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性方面的提升。 通過本文所做的研究,在分析原機(jī)存在的實(shí)際工程問題的基礎(chǔ)上,對(duì)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能分析,解決了原機(jī)存在的問題,且實(shí)現(xiàn)了該款發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩4.36%的提升。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動(dòng)機(jī) 配氣機(jī)構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 凸輪型線 非同步氣門 性能仿真
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK413.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 插圖索引10-13
• 附表索引13-14
• 第1章 緒論14-20
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 配氣機(jī)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀15-18
• 1.3 配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)研究18
• 1.4 本文的研究對(duì)象及主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法20-29
• 2.1 配氣凸輪型線設(shè)計(jì)方法20-23
• 2.1.1 凸輪緩沖段20-22
• 2.1.2 凸輪工作段22-23
• 2.2 凸輪型線設(shè)計(jì)準(zhǔn)則23-26
• 2.3 配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第3章 原機(jī)配氣機(jī)構(gòu)模型搭建及分析29-48
• 3.1 配氣機(jī)構(gòu)模擬計(jì)算模型29-35
• 3.1.1 配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型30-31
• 3.1.2 模型參數(shù)設(shè)置31-35
• 3.2 原機(jī)配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析35-43
• 3.2.1 原機(jī)挺柱直徑37-38
• 3.2.2 原機(jī)凸輪曲率半徑38-39
• 3.2.3 原機(jī)潤滑系數(shù)39-40
• 3.2.4 原機(jī)正加速度寬度與K系數(shù)40-41
• 3.2.5 原機(jī)氣門彈簧裕度41-42
• 3.2.6 原機(jī)凸輪轉(zhuǎn)矩42-43
• 3.3 原機(jī)配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析43-47
• 3.3.1 原機(jī)氣門動(dòng)力學(xué)升程、速度及加速度43-44
• 3.3.2 原機(jī)氣門落座力44-45
• 3.3.3 原機(jī)挺柱接觸應(yīng)力45-46
• 3.3.4 原機(jī)氣門彈簧動(dòng)力學(xué)特性46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第4章 配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)化及分析48-59
• 4.1 配氣機(jī)構(gòu)凸輪型線再設(shè)計(jì)48-50
• 4.1.1 緩沖段設(shè)計(jì)49
• 4.1.2 工作段設(shè)計(jì)49-50
• 4.2 配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)化方案運(yùn)動(dòng)學(xué)分析50-54
• 4.2.1 優(yōu)化方案挺柱直徑52
• 4.2.2 優(yōu)化方案凸輪曲率半徑及潤滑系數(shù)52-53
• 4.2.3 優(yōu)化方案正加速度寬度和K系數(shù)53
• 4.2.4 優(yōu)化方案氣門彈簧裕度及凸輪轉(zhuǎn)矩53-54
• 4.3 配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)化方案動(dòng)力學(xué)分析54-57
• 4.3.1 優(yōu)化方案氣門升程、速度、加速度54-55
• 4.3.2 優(yōu)化方案氣門落座沖擊分析55-56
• 4.3.3 優(yōu)化方案凸輪和從動(dòng)件的接觸應(yīng)力56
• 4.3.4 優(yōu)化方案氣門彈簧動(dòng)力學(xué)特性56-57
• 4.4 原機(jī)與優(yōu)化方案配氣機(jī)構(gòu)對(duì)比57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化59-66
• 5.1 原機(jī)性能標(biāo)定59-62
• 5.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)59-60
• 5.1.2 性能計(jì)算模型搭建60-61
• 5.1.3 模型標(biāo)定61-62
• 5.2 優(yōu)化方案性能分析62-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文71-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：703212