发动机正时系统用液压张紧器设计、分析及试验研究

发布时间：2020-02-06 11:21

【摘要】：液压自动张紧器作为汽车发动机正时链系统中的关键核心零部件，其性能参数的设计及动态特性对于改善正时链的传动特性，提高发动机的燃油经济性以及减小振动与噪声等方面具有重要的影响。尽管液压张紧器已普遍应用于汽车发动机中，但关键的专利技术以及核心研究成果均掌握在少数发达国家手中，国内还没有形成系统而完整的设计与分析方法。因此，本文在深入研究不同结构型式液压张紧器的性能特点及工作原理的基础上，结合吉林省重大科技专项“现代汽油发动机正时齿形链系统开发关键技术研究”项目，设计了一款适用于该汽油发动机正时齿形链系统的液压自动张紧器，针对各个部件的运动特点以及油液的流动特性，建立了液压张紧器的动力学数学模型，，提出了一套完整的设计、分析与试验研究方法。论文根据发动机规格参数、液压张紧器安装位置、正时系统的布局型式以及正时链条的疲劳破断载荷和系统噪音指标要求等，借助于有限元以及多体动力学分析工具，并在深入研究液压张紧器中各个参数对于系统响应特性影响的基础上，提出了一种具有自主知识产权的液压张紧器的设计方法，详细阐述了各个零部件在设计过程中具体的设计边界以及设计原则，基于赫兹理论校核了张紧器柱塞的PV值，并利用有限元技术以及多体动力学中的刚柔耦合分析方法分别对棘爪大齿和小齿进行了冲击强度校核，分析结果表明所设计的棘爪满足强度要求；利用有限元工具对壳体进行了模态分析，满足频率要求。针对所设计的液压张紧器，利用现代多体动力学工具，建立了液压张紧器的动力学模型，分析了在不同激励频率和振幅，不同油液温度，不同供油压力，不同油液空气含量等工况下液压张紧器的动态响应特性以及阻尼特性。根据正时链条对液压张紧器的激励形式及特点，设计了一款适用于各种结构型式及安装布局型式的液压张紧器性能测试试验台。利用该试验台对本文所设计的液压张紧器进行了动态特性测试试验，测试了在不同激励频率和振幅下的液压张紧器的最大作用反力，试验结果表明测量值均不超过设计允许范围，满足设计要求。基于动力学模型所得到的分析计算值和试验测量值具有较高的一致性，分析计算值能够很好的反应实际中液压张紧器的动态性能变化，因此该分析计算方法能够很好的预测液压张紧器的动力学响应特性，可以作为一个有效的工具来设计液压张紧器，从而缩短设计周期，节省开发成本。综上，本文所设计的液压张紧器符合设计要求，满足实际工况需要，论文的研究成果对于我国自主设计高性能、高可靠性的液压张紧器具有非常重要的理论意义及工程指导价值。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U464

【参考文献】