发动机正时链系统动力学仿真分析
本文选题:正时齿形链 切入点:多体动力学 出处:《上海交通大学》2015年硕士论文
【摘要】:齿形链因其结构紧凑、传递功率高、可靠性与耐磨性能好,正成为发动机正时机构主流解决方案。然而随着发动机技术的发展,齿形链张力随着驱动负载不断增加而加大,链条张力是满足其与发动机全寿命的关键因素,但因链系统轨迹的不规则性,通过应变方法测量昂贵、可靠性差和耗时长等因素制约了国产齿形链的应用。本文基于Matlab建立正时链系统仿真模型,通过对比实验和仿真模型张紧器的动态特性验证仿真模型的正确性,再通过仿真模型计算的方法得到链条张力。首先,建立链系统几何模型。基于正时齿形链系统总体设计方法,对某双顶置凸轮轴发动机链系统进行布局设计,其各零部件经过简化后,利用布局设计得到几何位置,在Matlab实现几何建模。其次,建立链系统动力学模型及其求解程序。运用多体动力学理论,分析正时链系统各零部件的动力学模型,并首次引入曲轴扭振运动学模型及齿形链弹性动力学模型,使得正时系统动力学模型更接近实际工况;采用现代接触动力学原理,设计正时系统接触搜索策略及建立接触力算法模型;基于龙格-库塔数值积分方法设计仿真动力学求解程序。最后,分别通过求解仿真模型和实验方法得到张紧器活塞的运动量和活塞受力,通过对比验证虚拟仿真样机。利用该仿真模型研究不同张紧器泄漏量下,链条张力和活塞运动量的变化,为正确选择张紧器泄漏量提供指导。本文通过实验和仿真相结合的方法求解链条张力,仿真模型首次考虑曲轴扭振和齿形链弹性变形,并实验验证仿真模型可真实反映发动机实际工况,为国产齿形链在发动机正时系统的应用提供切实可行方法。
[Abstract]:Because of its compact structure, high transmission power, good reliability and wear resistance, toothed chain is becoming the mainstream solution of timing mechanism of engine. However, with the development of engine technology, the tension of tooth chain increases with the increasing of driving load. Chain tension is the key factor to satisfy the whole life of the engine, but because of the irregularity of the chain system trajectory, it is expensive to measure by strain method. The application of domestic toothed chain is restricted by the factors of poor reliability and long time consuming. In this paper, the simulation model of timing chain system is established based on Matlab, and the correctness of the simulation model is verified by comparing the dynamic characteristics of the model tensioner with that of the simulation model. Then the chain tension is obtained by the method of simulation model calculation. Firstly, the geometric model of chain system is established. Based on the overall design method of timing gear chain system, the layout design of a double-top camshaft engine chain system is carried out. After simplifying the parts, the geometric position is obtained by the layout design, and the geometric modeling is realized in Matlab. Secondly, the chain system dynamics model and its solving program are established, and the multi-body dynamics theory is used. This paper analyzes the dynamic model of each part of timing chain system, and introduces the kinematics model of torsional vibration of crankshaft and the elastic dynamic model of tooth chain for the first time, which makes the dynamic model of timing system more close to the actual working condition. Design contact search strategy and establish contact force algorithm model of timing system, design simulation dynamic solution program based on Runge-Kutta numerical integration method. The motion of the tensioner piston and the piston force are obtained by solving the simulation model and the experimental method respectively. The virtual simulation prototype is compared and verified. The simulation model is used to study the leakage rate of different tensioners. The variation of chain tension and piston movement provides guidance for the correct selection of tensioner leakage. In this paper, the chain tension is solved by the combination of experiment and simulation. The torsional vibration of crankshaft and elastic deformation of tooth chain are considered in the simulation model for the first time. The simulation model can truly reflect the actual working conditions of the engine and provide a feasible method for the application of domestic toothed chain in the engine timing system.
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TK403
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 付振明;金玉谟;;一种变异啮合机制的新型齿形链的设计方法和试验研究[J];机械设计;2010年01期
2 张克仁;新型齿形链传动的链条设计[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1996年02期
3 孟繁忠;;齿形链分类及其多元变异特性研究[J];机械传动;2014年02期
4 田波 ,胡荣恒 ,王光建;不对称齿形链传动性能的分析[J];机械传动;2004年01期
5 孟繁忠,冯增铭,李纯涛,尹德兵;新型齿形链磨损机制及其温度和速度特性的实验研究[J];摩擦学学报;2004年06期
6 冯增铭,孟繁忠,李纯涛;新型齿形链的啮合机制及仿真分析[J];上海交通大学学报;2005年09期
7 薛云娜;王勇;王宪伦;;齿形链链轮齿形的修正与动力学仿真[J];工具技术;2006年12期
8 王勇;朱冬伟;薛云娜;;齿形链传动的模态仿真分析[J];机械传动;2007年06期
9 孟繁忠;董成国;冯增铭;;新型内-外复合啮合齿形链啮合迹线的求解[J];吉林大学学报(工学版);2009年04期
10 付振明;金玉谟;;发动机用内啮合机制齿形链的设计方法和试验研究[J];机械传动;2009年06期
相关会议论文 前3条
1 冯增铭;程亚兵;韩飞飞;;新型齿形链传动的接触动态特性分析[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
2 张保议;王献忠;王志刚;;齿形链链板断裂分析[A];2012年全国地方机械工程学会学术年会论文集(《机械》2012增刊)[C];2012年
3 董成国;孟繁忠;冯增铭;秦普亮;;汽车发动机正时齿形链系统动力学仿真研究[A];第九届中国CAE工程分析技术年会专辑[C];2013年
相关博士学位论文 前7条
1 董成国;汽车正时齿形链系统设计方法与仿真分析及试验研究[D];吉林大学;2010年
2 薛云娜;双面啮合齿形链传动的啮合理论与应用研究[D];山东大学;2006年
3 孙威;齿形链传动系统振动声辐射研究[D];吉林大学;2013年
4 李启海;新型Hy-Vo齿形链的啮合分析及其设计[D];吉林大学;2007年
5 李春;新型Hy-Vo齿形链传动设计与动力学仿真研究[D];吉林大学;2008年
6 刘小光;圆形基准孔Hy-Vo齿形链啮合设计及其传动性能研究[D];吉林大学;2011年
7 曲绍朋;新型Hy-Vo齿形链多元变异设计方法及其疲劳可靠性试验研究[D];吉林大学;2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 陈新宇;发动机正时链系统动力学仿真分析[D];上海交通大学;2015年
2 孔繁朝;基于刚柔混合动力学技术的齿形链接触特性研究[D];吉林大学;2011年
3 曲绍朋;新型齿形链的啮合机制与动力学建模及齿形链导板的设计研究[D];吉林大学;2007年
4 熊安平;内—外复合啮合圆销式齿形链长精度的研究[D];吉林大学;2012年
5 王艳鹏;正时齿形链系统数字化设计方法及平台开发[D];吉林大学;2014年
6 张建方;高速齿形链链轮的虚拟加工及动态分析[D];山东大学;2008年
7 祝宇;摩托车齿形链链轮冷挤压成形工艺研究[D];重庆理工大学;2013年
8 刘高洋;现代汽油发动机用正时齿形链系统动态特性分析及试验研究[D];吉林大学;2014年
9 董成国;圆销式齿形链中心距计算方法与测试研究[D];吉林大学;2007年
10 李俊龙;混合动力汽车用齿形链传动系统设计及动态特性分析[D];吉林大学;2013年
,本文编号:1653234
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/1653234.html