凸轮优化设计和配气机构的动力学分析

发布时间：2017-01-21 13:18

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《大连海事大学》 2005年

凸轮优化设计和配气机构的动力学分析

王迎新

【摘要】：本文阐述了FB-Ⅱ型及MFB-Ⅱ型凸轮型线设计的主要步骤,根据配气正时及柴油机工作条件要求,合理选择缓冲段并优化工作段曲线的特性参数后,使用网格法进行优化设计计算。计算结果表明,FB-Ⅱ型及MFB-Ⅱ型凸轮,在满足对气门和挺柱速度、加速度、跃动度等要求的条件下,采用网格法对FB-Ⅱ凸轮优化, 在保证具有良好的换气质量、较低的振动和噪声前提下,使之具有更大的丰满系数。针对传统的运动学计算不足以准确描述配气机构各零部件的运动规律,本文还利用单质量-弹簧动力学模型对装配有FB-Ⅱ型对称凸轮的下置凸轮轴式配气机构进行动力学计算。计算结果表明,在工作状态下,配气机构各个零部件会发生较大变形;当凸轮轴转速变化时,配气机构各相关特性参数也会发生相应的变化。 MFB-Ⅱ型线凸轮对转速低于2000r/min的柴油机是一种比较理想的选择。

【关键词】：
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK423
【目录】：

绪论9-11

第1章 FB-II型及 MFB-II型凸轮的设计步骤11-31

1．1 配气凸轮的主要设计准则及廓线坐标计算11-19

1．1．1 配气的凸轮设计，应当遵循的主要准则11-17

1．1．2 凸轮廓线坐标的计算17-19

1．2 缓冲段的设计19-27

1．2．1 余弦缓冲段20-21

1．2．2 等加速-等速缓冲段21-25

1．2．3 缓冲段基本参数的选取25-27

1．3 基本段的设计27-31

1．3．1 组合式27-28

1．3．2 整体式28

1．3．3 动力修正式28

1．3．4 FB-II型及 MFB-II型凸轮28-31

第2章 FB-II型及 MFB-II型配气凸轮优化设计31-47

2．1 凸轮设计的限制条件31-34

2．1．1 气门开启速度和落座速度31

2．1．2 挺柱的正加速度宽度θ_1与配气机构自振一次所占凸轮转角T_α之比K31-33

2．1．3 配气机构的刚度和自振频率33

2．1．4 凸轮和挺柱接触应力的限制33-34

2．2 FB-II型及 MFB-II型凸轮设计参数的选取原则34-37

2．2．1 FB-II型凸轮34-36

2．2．2 MFB-II型凸轮36-37

2．3 FB-II型及 MFB-II型配气凸轮的最优化37-40

2．3．1 最优化模型的约束条件和目标函数37-39

2．3．2 最优化模型的网格法求解39-40

2．4 MFB-II型凸轮优化设计实例40-46

2．4．1 配气机构基本尺寸及参数40-41

2．4．2 挺柱升程、速度和加速度、曲率半径等参数的计算输出41-45

2．4．3 凸轮轮廓坐标计算和实际凸轮轮廓外形绘制45

2．4．4 时面值及丰满系数45-46

2．5 FB-II型与MFB-II型凸轮的比较46-47

第3章非对称 FB-II型(或MFB-II型)凸轮47-49

第4章单质量-弹簧动力学模型49-58

4．1 模型的建立及微分方程50-53

4．1．1 微分方程和初始条件50-53

4．2 动力学计算必需的原始数据确定53-58

4．2．1 计算起点α_053-54

4．2．2 燃气作用力F_g(α)54-55

4．2．3 配气机构刚度c55

4．2．4 集中质量M55-56

4．2．5 阻尼系数b和b_p56

4．2．6 弹簧刚度c56-57

4．2．7 计算终点α_c57-58

第5章转速变化对配气机构的影响58-62

第6章气门间隙的变化对配气机构振动特性的影响62-64

第7章结论64-65

攻读学位期间公开发表的论文65-66

致谢66-67

参考文献67-69

研究生履历69

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1 王迎新;凸轮优化设计和配气机构的动力学分析[D];大连海事大学;2005年