滑块式气门配气机构结构设计和仿真分析

发布时间：2017-10-07 00:04

  本文关键词：滑块式气门配气机构结构设计和仿真分析

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【摘要】：配气机构作为内燃机的重要组成部分,其设计的是否合理直接影响到内燃机的动力性、经济性、工作可靠性以及使用寿命。因此,配气机构的结构研究是目前内燃机研究的一个重要方向。随着环境恶化和人们对内燃机的排放要求和动力性能需求不断提高,使得新型结构的配气机构的开发和使用变得迫切。针对这样的情况,本课题是根据对配气机构结构的开发和研究,设计的一种新型结构配气机构——滑块式气门配气机构。本研究是在大量阅读国内外有关文献的基础上,结合S195柴油机配气机构并在原配气机构结构的基础进行结构改进。首先,设计滑块式配气机构的结构,并根据图纸在UG中建立滑块式进、排气门,气门座,进、排气门弹簧等实体模型。其次,根据配气机构的动力学特性和对内燃机性能匹配需求,利用MATLAB软件进行凸轮轮廓的解析法辅助设计,得到实体模型,与前面得到的实体模型进行装配。同时,计算这些零部件的质量、刚度、阻尼,运用ADAMS软件建立滑块式配气机构多刚体动力学仿真模型。最后,在ADAMS环境下,进行了内燃机配气机构的动力学仿真分析,得出了滑块式进、排气门升程、速度、加速度、凸轮与滑块式气门间的接触力、气门弹簧质心位移等曲线,其中动力学仿真重点分析了两气门的速度、加速度的特性;在不同转速下滑块式气门结构性能参数进行分析;同时也分析了气门弹簧对滑块式气门配气机构性能的影响。除此之外,还讨论了不同曲轴转速对气门加速度的性能影响。滑块式气门配气机构通过多刚体动力学仿真分析得到的结果曲线与设计理论曲线基本一致,各个零件的受力都在许用范围以内。进而得出传动零件少的滑块式气门配气机构的可行性,这对配气机构结构创新具有很大意义。
【关键词】：柴油机 滑块式气门 配气机构 凸轮线型 动力学仿真
【学位授予单位】：陕西理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 配气机构发展现状11-15
• 1.3 本课题研究现状和发展趋势15-16
• 1.3.1 研究现状15-16
• 1.3.2 发展趋势16
• 1.4 本文的主要内容16-18
• 第2章 滑块式气门配气结构设计18-34
• 2.1 滑块式气门结构简介18-20
• 2.2 气门及气门座的设计20-24
• 2.2.1 气门及气门座设计基本要求20-21
• 2.2.2 气门及气门座的工作条件分析和材料的选择21-22
• 2.2.3 气门及气门座的主要损坏形式和预防措施22
• 2.2.4 气门及气门座具体参数设计22-24
• 2.3 气门弹簧的设计24-31
• 2.3.1 气门弹簧的设计要求24
• 2.3.2 气门弹簧的工作条件24-25
• 2.3.3 气门弹簧的结构25
• 2.3.4 气门弹簧的选材25-26
• 2.3.5 弹簧的有关尺寸选取和计算26-31
• 2.4 滑块式气门配气结构总体结构形式的确定31-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第3章 配气凸轮设计34-51
• 3.1 配气凸轮型线设计准则34-37
• 3.2 配气凸轮线性设计方法37-42
• 3.2.1 缓冲段37-40
• 3.2.2 工作段40-42
• 3.3 凸轮轮廓的计算42-49
• 3.3.1 凸轮基圆半径的确定42-44
• 3.3.2 凸轮轮廓线的确定44-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第4章 滑块式气门配气机构多刚体系统动力学建模51-59
• 4.1 刚体建模和求解的一般过程51-52
• 4.2 多刚体动力系统动力学模型52-54
• 4.2.1 多刚体系统运动方程52-53
• 4.2.2 多刚体系统动力学方程53-54
• 4.3 ADAMS仿真模型的建立54-56
• 4.4 滑块式气门配气机构ADANS模型56-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第5章 滑块式气门配气机构动力学仿真和分析59-67
• 5.1 滑块式配气机构主要参数曲线59-62
• 5.2 滑块式气门加速度曲线分析62-64
• 5.3 凸轮与气门间接触应力64-65
• 5.4 气门弹簧曲线65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 结论与展望67-69
• 结论67-68
• 展望68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果73-75
• 致谢75

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本文编号：985756