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电磁驱动气门的有限元分析

作　者: 李路路
导　师: 常思勤
学　校: 南京理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 发动机电磁驱动气门可变配气技术有限元分析缓冲结构设计
分类号: U464.134.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 153次
引　用: 4次
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内容摘要

随着能源形势的急剧变化和环境污染问题的日益严重,国际社会对汽车发动机的燃油经济性要求和有害排放物的限制标准日益严格。可变配气技术,特别是应用电磁驱动气门的可变配气技术,可以显著提高发动机的节能环保性能,已经成为发动机研究的重点方向之一。本课题针对内燃-直线发电集成动力系统中自由活塞发动机的电磁驱动气门,运用有限元仿真方法,对其特性展开分析研究,主要完成了下述工作:对气门进行了有限元建模与静力学仿真,探索分析了气门所能承受的最大载荷,并得到了气门的应力分布,为气门的设计选用提供了参考依据;建立了完整的气门-气门座模型,通过动力学仿真分析了气门在不同落座速度下的所承受的冲击力,获得的冲击力数据对于电磁驱动气门开发具有重要价值:设计了一种电磁驱动气门落座冲击缓冲结构,并通过动力学仿真和结果数据的处理分析,证明了缓冲结构吸收冲击能量、降低冲击力的有效性;分析了电磁驱动气门执行器中各构件能够正常工作的温度区域,完成了对电磁驱动气门执行器的温度场分析,研究了不同工况下执行器中的温度分布情况;针对电磁驱动气门执行器进行了温度测试台架试验,并设计了电磁驱动气门落座冲击力测试试验方案。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题研究的背景和意义  8-10
    1.1.1 课题的研究背景  8-9
    1.1.2 课题的研究意义  9-10
  1.2 关于电磁驱动气门的国内外研究现状  10-13
  1.3 课题研究内容及研究方法  13-15
    1.3.1 课题的研究内容  13
    1.3.2 课题的研究方法  13-15
2 电磁驱动气门的有限元静力分析  15-27
  2.1 有限元法基本理论及分析软件简介  15-20
    2.1.1 有限元法原理简介  15-16
    2.1.2 有限元法的特点  16-17
    2.1.3 有限元法分析流程  17-18
    2.1.4 ANSYS软件简介  18-20
  2.2 电磁驱动气门的有限元静力分析  20-27
    2.2.1 有限元静力分析的问题简化  20
    2.2.2 电磁驱动气门的静力分析过程  20-23
    2.3.3 电磁驱动气门的静力分析结果  23-24
    2.3.4 电磁驱动气门的静力分析结果讨论  24-27
3 电磁驱动气门的落座冲击分析  27-36
  3.1 LS-DYNA软件简介  27-28
  3.2 落座冲击动力分析过程  28-32
    3.2.1 电磁驱动气门模型的建立  28-29
    3.2.2 接触类型的选择  29
    3.2.3 单元类型和材料的定义  29-31
    3.2.4 模型网格的划分  31
    3.2.5 定义约束条件和添加载荷  31
    3.2.6 有限元动力学计算  31-32
  3.3 落座冲击动力分析结果  32-36
4 电磁驱动气门的落座缓冲结构设计  36-47
  4.1 缓冲结构设计依据  36
  4.2 缓冲结构设计原理  36
  4.3 缓冲构件的选择  36-38
  4.4 缓冲构件的非线性分析  38-40
  4.5 缓冲结构的设计方案  40-41
  4.6 加装缓冲结构的电磁驱动气门动力分析  41-42
    4.6.1 构件之间的连接处理  41-42
    4.6.2 弹簧的预紧力的选择  42
  4.7 加装缓冲结构的落座冲击计算结果  42-45
  4.8 加装缓冲结构的落座冲击结果讨论  45-47
5 电磁驱动气门执行器的温度场分析  47-57
  5.1 传热理论简介  47-50
    5.1.1 传热学经典理论  47
    5.1.2 热传递的方式  47-48
    5.1.3 初始条件和边界条件  48-49
    5.1.4 稳态传热和瞬态传热  49-50
  5.2 ANSYS有限元热分析方法  50
  5.3 电磁驱动气门执行器的有限元温度场分析  50-57
    5.3.1 电磁驱动气门执行器构件的安全温度  50-51
    5.3.2 电磁驱动气门执行器有限元模型的建立  51
    5.3.3 单元类型和材料参数的确定  51-52
    5.3.4 电磁驱动气门执行器边界条件定义  52-53
    5.3.5 电磁驱动气门执行器热载荷计算和施加  53-54
    5.3.6 有限元热计算  54
    5.3.7 温度场结果分析及讨论  54-57
6 试验  57-64
  6.1 温度测试试验简介  57-61
    6.1.1 试验对象  57
    6.1.2 试验目的与要求  57
    6.1.3 验证性试验的方案设计及实施  57-60
    6.1.4 试验结果及讨论  60-61
  6.2 落座冲击力测试试验简介  61-64
    6.2.1 试验对象  61
    6.2.2 试验目的与要求  61
    6.2.3 验证性试验的设计  61-62
    6.2.4 试验方案  62-64
7 论文总结及工作展望  64-66
  7.1 主要研究工作总结  64
  7.2 工作展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-70

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