三缸发动机平衡系统配重块加工质量的偏差计算与控制

发布时间：2020-07-18 22:59

【摘要】：三缸发动机平衡系统配重块是决定发动机平衡性能的关键零件,其加工质量的优劣直接影响着系统的平衡品质,进而影响发动机的运转平稳性、振动和噪声,因此必须保证配重块的加工质量满足设计要求。针对配重块加工质量的偏差计算与控制问题,本文主要研究工作如下:(1)为研究加工误差对配重块加工质量的影响,基于小位移旋量理论推导并建立配重块平面特征和柱面特征的公差模型,将特征变动的误差分量约束在公差域内,在此基础上分别建立各个特征的加工质量偏差计算模型和零件加工质量偏差计算模型,并设计物理实验验证计算模型的准确性,为配重块加工质量的分析和控制提供基础。(2)针对配重块加工质量偏差范围分析涉及的计算量大,精度要求高的特点,利用数论方法构造低偏差序列并替换传统蒙特卡洛模拟法中的随机序列;根据配重块加工误差的分布特性,提出低偏差序列的蒙特卡洛模拟法,基于实例计算配重块加工质量偏差范围。计算实例表明,基于低偏差序列的蒙特卡洛法与传统蒙特卡洛法相比,在保持相似精度的同时其收敛速度更快。(3)为确定影响配重块加工质量偏差的关键因素,采用正交实验设计方法分析配重块尺寸、形状、位置误差和材料密度对其加工质量的影响,通过方差分析得到各个加工误差对加工质量影响的显著性。推导并建立配重块尺寸公差和形位公差的模糊质量损失模型,以配重块的总成本为目标函数,以加工质量偏差和加工精度作为约束条件,建立配重块公差优化模型;采用遗传算法对优化模型进行求解并进行实例分析,验证配重块公差优化模型的可靠性。(4)将配重块加工质量偏差的敏感性分析结果应用于配重块的设计和制造阶段,分析零件在实际制造中关键加工参数超差原因及调整方法,论述配重块加工质量控制的实现过程,提出配重块加工质量控制策略,从而在设计和制造阶段实现对配重块加工质量的控制。论文工作为三缸发动机平衡系统配重块加工质量的控制提供技术基础,有利于提高配重块加工质量,保证三缸发动机平衡系统的性能。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK402
【图文】：

三缸发动机,平衡系统

的研究背景及研究对象动机在工作过程中，曲柄连杆机构运动产生的旋转惯性力矩和性力矩引起发动机不平衡，导致三缸发动机产生较大的振动和坐舒适性。在三缸发动机中设计平衡系统是提高发动机 NVH（nd Harshness）性能的主要措施之一，三缸发动机平衡系统是发相关部件的总称，其通过齿轮传动、链传动等方式将曲轴端动构，平衡系统相对曲轴反向旋转运动来平衡三缸发动机因曲柄的不平衡力矩，降低三缸发动机的振动和噪音，提高乘坐舒适来，如大众、通用、标致等国外知名汽车制造商对三缸发动机术研究较为成熟，而国内自主品牌汽车厂家在控制三缸发动机面与国外还有一定的差距，对三缸发动机平衡系统的开发与质。如何在发动机有限的空间内设计平衡系统，控制平衡系统零提高国内三缸发动机的 NVH 性能，实现三缸发动机平衡系统大汽车制造商研究的重点。

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某型三缸发动机平衡系统的两配重块实物图如图1-2 所示，其结构和形状较为复杂，是典型的偏心零件，对某些配合尺寸、粗糙度、几何形状及相对位置都有较高的加工精度要求。通过控制配重块的加工质量可达到满足系统平衡要求的目的，因此，本文重点研究三缸发动机平衡系统配重块加工质量的偏差计算与控制。

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计算模型在介绍三缸发动机平衡系统及其配重块的基础上，利用小位重块特征面的变动，针对配重块结构特点建立公差数学模型，形状和位置误差，分别建立配重块局部特征加工质量偏差的计工质量偏差的计算模型，并利用实验验证模型计算的准确性。缸发动机平衡系统及其配重块缸发动机平衡系统三缸发动机平衡系统实现平衡功能的关键是位于平衡轴两端同步转动产生所需的不平衡量，与曲轴旋转产生的不平衡力三缸发动机平衡系统组成如图 2-1 所示，包括正时端配重块、衡轴、驱动齿轮、弹性齿轮、轴承和卡圈等零件。

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