内燃机配气凸轮轴径向动态特性优化研究

发布时间：2017-09-09 07:02

  本文关键词：内燃机配气凸轮轴径向动态特性优化研究

  更多相关文章： 凸轮轴 动态特性 AVL 正交试验 轴承座宽度 相对间隙 机油动力粘度

【摘要】：配气机构正常运转过程中产生的振动和噪声是影响内燃机NVH性能的重要因素,削弱配气机构的振动和噪声辐射是一个重要的研究课题。凸轮轴作为配气机构重要的零部件,起到定时开闭气门的作用,凸轮轴径向动态特性对配气机构的动态特性具有重要影响,所以有必要对内燃机配气凸轮轴径向动态特性展开相关优化研究工作。本文主要工作和结论如下:设计搭建配气机构动态特性试验台架,在气门盘面装上三向加速度传感器,在气门杆上面架设激光位移传感器,采集气门动态特性信号。在摇臂气门端贴上应变片,采集摇臂气门端载荷信号。设计静态标定试验,确立载荷与应变电压之间的对应关系。设计一个简单的凸轮型线测量实验,采集凸轮型线数据。利用AVL软件建立配气机构一维动力学模型,分别利用实验测量和有限元计算方法确立模型的关键参数,系统的阻尼和零部件之间的摩擦系数采用软件推荐的经验值,将模型计算结果与实验结果进行对比,证明模型可以用于仿真计算分析。利用模型计算5个轴承的径向受力,通过对比分析确立4号轴承作为凸轮轴径向动态特性优化研究对象。利用一维动力学模型,从轴承座宽度、轴承配合径向相对间隙和润滑机油动力粘度这3个方面展开凸轮轴径向动态特性优化研究工作。增大润滑机油动力粘度可以减小凸轮轴最大径向跳动位移和最大径向振动速度。内燃机在中低速工况下运行,增大润滑机油动力粘度会增大轴承座最大径向受力;在高速工况下运行,增大润滑机油动力粘度会减小轴承座最大径向受力。增加轴承配合径向间隙会增大凸轮轴最大径向跳动位移和最大径向振动速度。内燃机在中低速工况下运转,由于不能形成良好的润滑条件,轴承配合径向间隙越小,凸轮轴最大径向受力越大;在高速工况下运转,轴承配合间隙越大,凸轮轴径向振动越剧烈,凸轮轴最大径向受力越大。增加轴承座宽度可以减小凸轮轴最大径向跳动位移和最大径向振动速度。内燃机在中低速工况下运转,增加轴承座宽度会增大轴承座径向受力,但是在高速工况下运转,增加轴承座宽度可以减小轴承座径向受力。通过设计正交试验计算方案展开凸轮轴径向动态特性影响因素研究,我们知道对凸轮轴最大径向跳动位移影响最大的是轴承配合径向间隙,其次是轴承座宽度,影响最小的是润滑机油动力粘度;对凸轮轴最大径向振动速度影响最大的是轴承座宽度,其次是润滑机油动力粘度,影响最小的是轴承配合径向间隙;对轴承座最大径向受力影响最大的是轴承配合径向间隙,其次是轴承座宽度,影响最小的是润滑机油动力粘度。基于正交试验结果,通过优化轴承座宽度、轴承座配合径向相对间隙和润滑机油动力粘度三个参数,新方案与原方案相比:最大径向跳动位移下降11.6%,最大径向振动速度下降21.3%,轴承座最大径向受力下降1.09%。
【关键词】：凸轮轴 动态特性 AVL 正交试验 轴承座宽度 相对间隙 机油动力粘度
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章. 绪论10-15
• 1.1 课题的研究目的及意义10-11
• 1.2 课题的国内外研究现况11-13
• 1.2.1 课题的国外研究现状11-12
• 1.2.2 课题的国内研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章. 配气机构动态特性试验15-30
• 2.1 试验研究对象15-16
• 2.2 配气机构动态特性试验装置和数据采集系统16-23
• 2.2.1 配气机构动态特性试验装置17-18
• 2.2.2 配气机构动态特性试验采用的信号传感器18-22
• 2.2.3 试验数据采集系统22-23
• 2.3 配气机构动态试验的数据23-29
• 2.3.1 凸轮型线的数据23-24
• 2.3.2 气门加速度的数据24-26
• 2.3.3 气门速度的数据26-27
• 2.3.4 摇臂载荷的数据27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章. 配气机构一维动力学模型建立及验证30-42
• 3.1 一维动力学模型的建立30-32
• 3.1.1 AVL_TD软件介绍30-31
• 3.1.2 一维动力学模型建立31-32
• 3.2 一维动力学模型参数确立32-37
• 3.2.1 确定零部件集中质量33-34
• 3.2.2 确定零部件刚度34-36
• 3.2.3 确定其他参数36-37
• 3.3 一维动力学模型计算及验证37-41
• 3.3.1 一维动力学模型验证37-39
• 3.3.2 一维动力学模型计算39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章. 凸轮轴径向动态特性优化研究42-63
• 4.1 凸轮轴径向动态特性分析42-48
• 4.1.1 凸轮轴径向振动速度42-44
• 4.1.2 凸轮轴径向振动加速度44-46
• 4.1.3 凸轮轴径向跳动位移46-48
• 4.2 凸轮轴径向动态特性优化分析48-61
• 4.2.1 轴承座宽度对凸轮轴径向动态特性影响研究48-52
• 4.2.2 轴承配合径向间隙对凸轮轴径向动态特性影响研究52-57
• 4.2.3 润滑机油动力粘度对凸轮轴径向动态特性影响研究57-61
• 4.3 本章小结61-63
• 第5章. 凸轮轴径向动态特性影响因素分析63-68
• 5.1 正交试验方案设计63-64
• 5.2 正交试验结果分析64-67
• 5.2.1 影响因素分析64-67
• 5.2.2 基于正交试验的优化分析67
• 5.3 本章小结67-68
• 第6章. 总结与展望68-70
• 6.1 全文总结68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 附录74

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本文编号：818977