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配气机构优化对发动机性能影响的研究

作　者: 魏国东
导　师: 林建生
学　校: 天津大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 配气机构 凸轮型线 仿真分析 优化设计
分类号: TK403
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


配气机构作为发动机的重要组成部分，其设计的合理与否直接关系到发动机的动力性、经济性、排放性，以及工作的可靠性、耐久性。随着发动机性能要求的提高，为了使发动机在高速运行的条件下仍能够平稳、可靠地工作，对配气机构提出了更高的要求。配气凸轮是配气机构的核心部分，配气凸轮型线的设计是配气机构优化设计的重要途径之一。模拟计算和试验研究则是发动机配气机构研究的两种重要手段。本文应用AVLrrYCON软件，建立了某发动机配气机构运动学及动力学模型，并进行了计算分析，明确了该配气机构存在的问题，并结合本文对发动机性能匹配的要求，调整了配气正时，设计了新的配气凸轮型线。通过B00ST软件对发动机性能进行仿真计算，采用优化设计的凸轮型线后，配气机构出现的问题得到了解决，并且发动机中低速性能比原机有所提高，达到了预期的目的，最后，加工制造了新的配气凸轮，并通过样机台架试验证实了之前计算研究结论的正确性。主要研究工作包括:(l)应用rrYCON软件建立了发动机配气机构运动学和动力学模型，计算分析表明原机配气机构存在着气门丰满系数偏低，凸轮与挺柱接触应力偏大，凸轮最小曲率半径过小等问题，本文针对这些问题提出了配气凸轮型线改进设计的措施和途径。(2)运用rrYCON软件的凸轮设计模块对凸轮型线进行了重新设计。采用新设计的凸轮型线后，配气机构运动学、动力学特性得到改善，解决了原机配气机构存在的问题。(3)应用B00ST软件对发动机进行了性能仿真模拟计算，结果显示配气机构改进后，发动机的中低速性能比原机有所提高，达到了预期的目标要求。(4)对采用新凸轮型线的凸轮轴进行了样件加工，并通过样机台架试验证实了之前所做计算研究结论的正确性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 配气机构发展现状及趋势  9-11
  1.3 配气机构运动学与动力学研究  11
  1.4 本文的研究对象及主要内容  11-13
  1.5 本章小结  13-14
第二章 配气凸轮设计基础理论  14-25
  2.1 凸轮型线设计的影响因素  14-16
  2.2 配气凸轮设计准则  16-19
  2.3 凸轮型线的设计方法  19
  2.4 凸轮基本段的型线设计  19-23
    2.4.1 复合正弦抛物线型  20
    2.4.2 复合摆线Ⅱ型(FB2)  20-22
    2.4.3 高次多项式  22-23
  2.5 凸轮缓冲段的型线设计  23-24
    2.5.1 等加速—等速型  23-24
    2.5.2 余弦型  24
  2.6 本章小结  24-25
第三章 配气机构模拟计算与分析  25-41
  3.1 配气机构模型特征参数的计算  25-28
  3.2 配气机构运动学计算  28-36
    3.2.1 配气机构运动学分析模型的建立  28-29
    3.2.2 气门升程的测量及对比分析  29-32
    3.2.3 配气机构运动学仿真计算与分析  32-36
  3.3 配气机构动力学计算  36-40
    3.3.1 配气凸轮机构动力学计算模型  36-37
    3.3.2 配气机构动力学分析模型的建立  37-38
    3.3.3 配气机构动力学仿真计算与分析  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章 配气凸轮型线改进设计及模拟计算与分析  41-55
  4.1 配气正时的优化  41-44
    4.1.1 配气正时分析  42-43
    4.1.2 配气正时调整  43-44
  4.2 配气凸轮型线优化设计  44-47
    4.2.1 凸轮型线设计思路  44
    4.2.2 工作段的设计  44-46
    4.2.3 缓冲段的设计  46-47
  4.3 新设计的凸轮型线评价及分析  47-53
    4.3.1 新设计凸轮型线的运动学计算与分析  48-50
    4.3.2 新设计凸轮型线的动力学计算与分析  50-53
  4.4 原型线与新型线配气机构的对比分析  53-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章 发动机性能循环模拟计算与试验验证分析  55-63
  5.1 发动机循环模拟计算理论  55
  5.2 模型的建立  55-56
  5.3 模型的标定  56-58
    5.3.1 发动机台架试验  56-57
    5.3.2 试验值和计算值的比较  57-58
  5.4 原机和优化后的模拟性能对比  58-60
  5.5 凸轮样件的试验验证  60-61
  5.6 本章小结  61-63
第六章 全文结论与工作展望  63-66
  6.1 全文总结  63-64
  6.2 工作展望  64-66
参考文献  66-69
致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 一般性问题 > 构造
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