缸间齿轮联动液压发动机虚拟样机技术与动态特性研究

发布时间：2017-09-21 18:24

  本文关键词：缸间齿轮联动液压发动机虚拟样机技术与动态特性研究

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【摘要】：世界能源、环境双重危机催生了缸间齿轮联动液压发动机(GCHE)结构原理的产生,缸间利用齿轮齿条机构完成运动和动力的传递,曲轴飞轮组在机体一侧,实现活塞行程控制和附属系统的驱动。GCHE集成了传统内燃机和自由活塞发动机的技术优势,直接将指示功转化为流体压力能,具有结构紧凑、效率高、工作平稳的特点,有着广阔的应用前景。首先论述了两缸GCHE的结构和工作原理,重点研究了其主运动系统及配气机构的空间布置和结构设计,在此基础上设计了GCHE的三维几何模型,同时建立了GCHE工作过程数学模型;再基于AVL BOOST模拟了两缸GCHE的缸内压力曲线;然后在ADAMS环境下,进行整机动力学仿真,研究了GCHE的动态特性。通过仿真,活塞上行和下行的运动状态明显不同,下行最大速度为13.96m/s、最大加速度为2.64×103m/s2,上行最大速度为14.32m/s、最大加速度为4.78×103m/s2;运用不动点迭代法调控曲轴转速,当调控力矩大小为8.57×102N?mm时,曲轴转速整体趋于稳定,单个工作循环内的运转不均匀度为3.996%,满足设计要求;曲柄连杆机构受力情况复杂,上行时连杆小头受到最大拉力为7.326×104N,下行过程中受到最大压力为4.796×104N,曲轴轴颈所受拉压载荷变化趋势与连杆小头相同但反向,峰值力分别为6.572×104N和4.293×104N,曲轴输出转矩为4.39×103N?mm,驱动其他辅助机构;配气机构运转平稳性良好,气门最大行程为11.214mm,极限工作位置对应的气门弹簧力为1238.88N;基于ADAMS内部接触模型,模拟了齿轮齿条机构的啮合传动过程,其法向接触力最大值为8.916×104N,切向力的最大值为3.596×104N。通过虚拟样机仿真,获取了标定工况下GCHE的主要运动学和动力学参数,为样机改进,结构优化提供了基本依据。
【关键词】：缸间齿轮联动液压发动机 结构设计 虚拟样机 动力学仿真 动态特性研究
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 绪论6-14
• 1.1 研究背景及意义6-7
• 1.2 国内外液压发动机研究动态7-11
• 1.2.1 液压自由活塞发动机7-9
• 1.2.2 液压约束活塞发动机9-11
• 1.3 虚拟样机技术与发动机产品开发11-12
• 1.4 研究内容12-14
• 第二章 缸间齿轮联动液压发动机原理样机结构设计14-28
• 2.1 GCHE基本结构及工作原理14-15
• 2.2 GCHE原理样机设计方案15-16
• 2.3 联动齿轮齿条结构设计16-20
• 2.3.1 联动齿轮齿条几何参数17-18
• 2.3.2 联动齿轮齿条强度校核18-20
• 2.4 液压配流系统设计20-22
• 2.5 GCHE曲轴结构22-23
• 2.6 GCHE连杆结构23-24
• 2.7 GCHE凸轮轴结构24-26
• 2.8 GCHE原理样机总体结构26
• 2.9 本章小结26-28
• 第三章 缸间齿轮联动液压发动机工作过程数学模型28-34
• 3.1 两缸GCHE受力分析28-32
• 3.2 GCHE工作过程总体模型32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 缸间齿轮联动液压发动机虚拟样机设计34-52
• 4.1 CAD模型建立34-37
• 4.2 GCHE虚拟样机系统建模37-51
• 4.2.1 设置工作环境39
• 4.2.2 创建零部件39
• 4.2.3 添加约束39-42
• 4.2.4 施加载荷42-45
• 4.2.5 测试模型45-48
• 4.2.6 细化模型48-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第五章 基于GCHE虚拟样机的动力学仿真52-66
• 5.1 曲轴转速调控52-54
• 5.2 曲轴运转平稳性评价54
• 5.3 GCHE曲柄连杆机构动力学分析54-58
• 5.4 GCHE配气机构动力学仿真58-60
• 5.5 缸间齿轮齿条机构接触力仿真60-64
• 5.6 本章小结64-66
• 第六章 结论与展望66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间的研究成果72-73
• 致谢73-74

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 陈宝江;;大流量快响应液压高速开关阀的研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

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本文编号：896148