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内燃机配气机构优化设计研究

作　者: 王勇波
导　师: 吕林
学　校: 武汉理工大学
专　业: 轮机工程
关键词: 内燃机配气机构凸轮型线优化设计受力测试
分类号: U664.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 13次
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内容摘要

配气机构作为内燃机的重要组成部分,其设计合理与否直接关系到内燃机的动力性能、经济性能、排放性能及工作的可靠性、耐久性。随着内燃机高功率、高速化,人们对其性能指标的要求越来越高,要求其在高速运行的条件下仍然能够平稳、可靠地工作,因而对其配气机构提出了更高的要求。配气凸轮型线是配气机构的核心部分,配气凸轮型线设计是配气机构优化设计的重要途径之一。模拟计算和实验研究是内燃机配气机构研究两种重要手段。本文应用AVL TYCON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,为解决该问题,改进设计了配气凸轮型线,同时进行了凸轮型线设计主要影响因素的分析。在发动机试验台架上进行配气机构相关部件的受力测试,以验证模拟计算的有效性和设计的可行性。主要研究工作包括: (1) 应用TYCON软件建立了发动机配气机构运动学和动力学模型,计算分析表明进气门丰满系数偏低,进气凸轮与挺柱接触应力偏大,排气凸轮与挺柱接触应力偏大,排气凸轮与挺柱间润滑效果不佳,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) 进行配气凸轮型线的改进设计及其主要影响因素的探讨,并提出了优化设计方案。 (3) 结合提出的配气凸轮型线改进设计方案和原型线方案,加工出新的凸轮轴,其中第1、3、5缸采用原方案配气凸轮型线,第2、4、6缸采用改进设计的配气凸轮型线。装机在发动机试验台架上进行配气机构推杆及摇臂的受力测试,对比分析了模拟计算与相应的实验测试结果,以及凸轮型线改进前后配气机构相关部件受力变化情况。配气机构受力测试实验验证了配气机构模拟计算的有效性。

全文目录

第1章绪论  9-22
  1．1 引言  9-10
  1．2 内燃机配气机构技术现状及设计方法  10-19
    1．2．1 配气机构技术发展现状  10-14
    1．2．2 配气凸轮结构型式及特点  14-16
    1．2．3 配气机构设计方法  16-19
  1．3 课题的提出  19-20
  1．4 本文主要内容  20-21
    1．4．1 研究对象  20
    1．4．2 研究内容  20-21
  1．5 本章小结  21-22
第2章配气机构模型建立及模拟计算  22-39
  2．1 配气机构模拟计算模型  22-26
    2．1．1 配气机构运动学计算模型  22-23
    2．1．2 配气机构动力学计算模型  23-26
    2．1．3 配气机构软件计算方法  26
  2．2 建模及参数设置  26-31
    2．2．1 配气机构模型建立  26-29
    2．2．2 参数设置  29-31
  2．3 配气机构性能评价准则  31-34
  2．4 运动学及动力学计算分析  34-38
    2．4．1 进气部分运动学及动力学计算分析  34-36
    2．4．2 排气部分运动学及动力学计算分析  36-38
  2．5 本章小结  38-39
第3章配气凸轮型线改进设计  39-52
  3．1 配气机构性能分析  39-40
    3．1．1 进气机构  39-40
    3．1．2 排气机构  40
  3．2 配气凸轮型线改进设计方法  40-43
    3．2．1 设计参数选取  40-42
    3．2．2 配气凸轮工作段设计方法  42-43
  3．3 凸轮型线改进设计  43-47
    3．3．1 配气凸轮型线设计参数的影响趋势  44-45
    3．3．2 进气凸轮型线优化设计方案  45-46
    3．3．3 排气凸轮型线优化设计方案  46-47
  3．4 配气凸轮改进设计前后性能分析  47-48
    3．4．1 进气凸轮型线优化前后性能分析  47-48
    3．4．2 排气凸轮型线优化前后性能分析  48
  3．5 配气机构可靠性影响因素  48-50
    3．5．1 配气凸轮型线设计对配气机构可靠性的影响  48-49
    3．5．2 其他因素对配气机构可靠性的影响  49-50
  3．6 本章小结  50-52
第4章配气机构测试研究  52-67
  4．1 测试目的及意义  52
  4．2 测试原理及方法  52-55
    4．2．1 测试原理  52
    4．2．2 测试仪器  52-53
    4．2．3 测试方法  53-55
  4．3 测试内容及过程  55-58
    4．3．1 实验仪器准备  55
    4．3．2 标定过程  55-56
    4．3．3 台架测试  56-58
  4．4 测试结果分析  58-65
    4．4．1 配气机构测试与模拟计算的对比分析  58-62
    4．4．2 配气凸轮型线优化前后相关部件受力测试结果对比分析  62-65
  4．5 配气机构测试需改进之处  65-66
  4．6 本章小结  66-67
第5章配气机构性能优化综合分析  67-72
  5．1 配气机构计算及测试结果一致性分析  67
  5．2 模拟计算及实验测试方法分析  67-69
    5．2．1 运动学及动力学模拟计算方法  67-68
    5．2．2 配气机构实验方法  68-69
  5．3 其他影响配气机构性能参数的分析  69-70
  5．4 模拟计算发展趋势分析  70-71
  5．5 本章小结  71-72
第6章结论与展望  72-76
  6．1 模拟计算及实验测试结论与经验  72-73
  6．2 配气机构优化设计展望  73-76
参考文献  76-80
致谢  80-81
攻读硕士学位期间发表的论文  81

内燃机配气机构优化设计研究

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