高速汽油机配气机构分析及优化

发布时间：2017-05-22 12:13

  本文关键词：高速汽油机配气机构分析及优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：配气机构作为内燃机进、排气的控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，适时地开启与关闭进、排气门，向气缸供给新鲜空气或可燃混合气，并及时排出废气。另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封。配气机构的优劣，极大影响着动力性、经济性和排放性。此外，若配气机构设计不合理，产生较大的噪音与振动还会影响乘客的舒适性。因此，鉴于配气机构的重要性，需对配气机构进行合理的设计，以匹配发动机整机的工作。 本文利用三维建模软件Pro/Engineer针对某高速汽油机配气机构关键零部件建立三维模型为配气机构分析优化做好准备。对该款发动机进行台架试验，获取发动机动力性及经济性相关参数。利用发动机性能模拟软件GT-Power针对该款汽油机建立仿真计算模型，并利用试验数据进行标定。 利用一维模拟仿真软件AVL_EXCITE Timing Drive对高速汽油机配气机构建立运动学及动力学计算模型，并分析当前凸轮型线下的高速汽油机配气机构在发动机额定转速下的状况，参照评价标准，找出不足并提出优化方案。利用AVL_EXCITE Timing Drive软件，设计出新型凸轮型线，并进行运动学及动力学计算分析其是否满足配气机构运动学及动力学要求。在此前提下利用GT-Power搭建的发动机性能模拟分析模型进行优化后的发动机性能参数计算，验证优化方案的可行性。 借助三维建模软件Pro/Engineer、有限元前处理软件Hypermesh、有限元分析软件ABAQUS、疲劳分析软件DesignLife针对配气机构关键零部件-进、排气凸轮轴进行动态载荷下的强度与疲劳预测分析。 通过以上分析及优化结果表明，优化后的配气机构在发动机额定转速下工作性能优秀，发动机性能得到提升。
【关键词】：高速汽油机 配气机构 凸轮型线 运动学 动力学 性能模拟 凸轮轴
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK413.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 内燃机配气机构技术现状及设计方法9-17
• 1.2.1 内燃机配气机构技术现状10-13
• 1.2.2 内燃机配气机构设计方法13-17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 第2章 船用高速汽油机配气机构建模19-28
• 2.1 配气机构三维建模19-20
• 2.2 配气机构运动学及动力学模型20-27
• 2.2.1 配气机构运动学20
• 2.2.2 配气机构动力学20-21
• 2.2.3 配气机构运动学及动力学模型21-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第3章 原机配气机构分析28-44
• 3.1 原机配气机构运动学分析28-38
• 3.1.1 原机挺柱直径30-31
• 3.1.2 原机凸轮曲率半径31-32
• 3.1.3 原机润滑系数32-33
• 3.1.4 原机正加速度宽度与 K 系数33-34
• 3.1.5 原机气门弹簧裕度34-35
• 3.1.6 原机凸轮转矩35-36
• 3.1.7 原机气门-活塞干涉36-38
• 3.2 原机配气机构动力学分析38-43
• 3.2.1 原机气门动力学升程、速度及加速度38-40
• 3.2.2 原机气门落座冲击分析40-41
• 3.2.3 原机挺柱接触应力41-42
• 3.2.4 原机气门弹簧动力学特性42-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第4章 配气机构优化及分析44-56
• 4.1 配气机构凸轮型线优化改进44-46
• 4.1.1 缓冲段优化设计44-45
• 4.1.2 工作段优化设计45-46
• 4.2 配气机构优化方案运动学分析46-48
• 4.2.1 优化方案挺柱直径46-47
• 4.2.2 优化方案凸轮曲率半径及润滑系数47
• 4.2.3 优化方案正加速度宽度和 K 系数47-48
• 4.2.4 优化方案气门弹簧裕度及凸轮转矩48
• 4.2.5 优化方案气门-活塞干涉48
• 4.3 配气机构优化方案动力学分析48-52
• 4.3.1 优化方案气门动力升程、速度、加速度49-50
• 4.3.2 优化方案气门落座冲击分析50-51
• 4.3.3 优化方案凸轮和从动件的接触应力51
• 4.3.4 优化方案气门弹簧动力学特性51-52
• 4.4 原机与配气机构优化方案对比52-55
• 4.4.1 发动机性能模拟计算52-54
• 4.4.2 配气机构优化方案性能分析54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 凸轮轴可靠性分析56-63
• 5.1 凸轮轴三维建模56
• 5.2 凸轮轴有限元模型搭建56-57
• 5.3 凸轮轴瞬态强度分析57-59
• 5.4 凸轮轴动态疲劳分析59-61
• 5.4.1 疲劳基本理论59-60
• 5.4.2 凸轮轴疲劳分析60-61
• 5.5 本章小结61-63
• 总结与展望63-65
• 参考文献65-68
• 附录 A 攻读学位期间发表的论文68-69
• 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩爱民;蔺鑫峰;孙柏刚;刘萍;汪家兴;;基于GT-Power的BN6V87QE汽油机性能优化仿真[J];北京工业大学学报;2007年06期

2 赵冬青,苏铁熊,赵振锋,孟继祖;顶置凸轮轴配气机构运动学和动力学计算[J];车用发动机;2003年06期

3 傅红良;林运;;气门弹簧特性对配气机构的影响[J];柴油机设计与制造;2007年03期

4 朱坚,卢松卓,马长慧,张福根,冯冠东;柴油机配气机构优化设计[J];装备制造技术;2005年03期

5 杨靖;冯仁华;邓帮林;樊明明;;汽油机凸轮型线改进设计[J];湖南大学学报(自然科学版);2009年11期

6 王军岗,愈水良;机车柴油机配气凸轮型线及机构优化设计的探讨[J];内燃机车;2000年03期

7 张立梅,张克刚;配气机构振动的研究[J];内燃机工程;1986年03期

8 陈凌珊,陈峻华,陈伯贤;汽车发动机可变配气定时的研究与优化设计[J];内燃机工程;2003年02期

9 付光琦,康秀玲,郭凌崧,唐良才,祖炳锋,徐玉梁,高文志;高速柴油机顶置式配气凸轮机构的动力学计算[J];内燃机学报;2000年02期

10 廖祥兵,王军,张立军;顶置凸轮轴凸轮型线的优化设计[J];内燃机学报;2001年06期

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本文编号：385698