三缸CPICP曲柄连杆机构的优化设计

发布时间：2020-10-16 11:33

　　 介绍了三缸约束活塞型内燃式水泵(CPICP)的工作原理，以及CPICP与传统的内燃机水泵系统的比较，CPICP与自由约束活塞发动机的比较，突出了CPICP的工作特点及优势。从连杆、曲轴受力及运动特点等方面入手，通过对各个零件的质量转换，把曲柄连杆机构简化成一个很简单的曲柄滑块机构的理论模型，从而大大方便了后来的研究。在假设缸径、缸距、行程不变，假设连杆、曲轴等各自的结构尺寸成一定比例的情况下，以曲柄连杆机构的质量最小和机械损失功率最少为目标，以连杆强度、曲轴强度及结构尺寸为约束条件，以连杆截面积、曲轴主轴径、曲柄宽度为设计变量，建立了多目标优化的数学模型。采用复合形法最优化技术编制软件对三缸CPICP曲柄连杆机构进行优化求解。并对优化结果进行了分析：跟KM385B柴油机相比，CPICP由于水泵部分分解了一部分压力，所以曲柄连杆机构受到的力减少，从而可以使连杆、曲轴等在更小结构尺寸的情况下也能够满足强度要求；而且由于摩擦力也减少，从而由摩擦力损失的摩擦功率也随之减少。因此，在节能、节材的目标下，通过优化计算，可以得出曲柄连杆机构的质量减少了33.58％；摩擦功率损失减少了26.60％。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH122
【部分图文】：

青岛大学硕士学位论文一液压泵系统燃油消耗率、有效功、有效热效率、运转不均匀度、力等性能指标都不尽如人意，有着非常大的改进潜力。内燃机一流体泵系统提高压力时能源消耗明显加大，污染严重、成、生产建设成本大。压自由活塞发动机.2为直接进行热一液压动力转换的HFPE工作原理图。美国威斯康学及卡特皮勒有限公司、德国德累斯顿工大、日本丰桥工业大学、公司、芬兰坦佩雷工大、中国浙江大学、青岛大学开展了相关研发塞没有曲柄连杆机构约束，故为“自由活塞”;活塞、柱塞与缸体系统能量转换与传递环节简短，效率高。HFPE是国内外尤其是热点，目前已经形成部分发明专利，但并不成熟、完整。技术标

青岛大学车辆电子研究所课题组首先参考178F柴油机及WS82型柱塞式水泵研制了单缸轴向型CPICP样机。并通过试验测取了CPICP样机、 178F柴油机及WS82型柱塞式水泵有关数据，试验现场如图1.3所示。依据测取的数据对CPICP与内燃机一柱塞式水泵能量转换组合系统工作性能及指标进行了数值模拟。图1.3约束活塞型内燃式水泵试验现场1一ALH型压力变送器;2一LUGB型涡街流量传感器;3一ZLY型智能流量显示仪;4一出水管;5一进水管;6-内燃式水动力系统;7一光电转速表测转速用纸带在单缸机研究的基础上，课题组又以KM385B柴油机为参考，研制出三缸CP工CP样机(如图1.4)。三缸CPICP样机的曲柄连杆机构保持了KM385B的原有数据，方便了配气、供油等的改造，但是由于CP工CP的载荷通过泵输出，曲轴输出端没有载荷，因此曲柄连杆机构所受冲击的强度削弱，机械损失变小。鉴于这个背景，本文以曲柄连杆质量最小和曲柄连杆机构机械损失最小为目标进行多目标优化，此项工作对于三缸CPICP的研究具有重大意义。

内燃式水动力系统;7一光电转速表测转速用纸带在单缸机研究的基础上，课题组又以KM385B柴油机为参考，研制出三缸CP工CP样机(如图1.4)。三缸CPICP样机的曲柄连杆机构保持了KM385B的原有数据，方便了配气、供油等的改造，但是由于CP工CP的载荷通过泵输出，曲轴输出端没有载荷，因此曲柄连杆机构所受冲击的强度削弱，机械损失变小。鉴于这个背景，本文以曲柄连杆质量最小和曲柄连杆机构机械损失最小为目标进行多目标优化，此项工作对于三缸CPICP的研究具有重大意义。
【引证文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 赵清海;液压约束活塞发动机连杆和曲轴优化设计[D];青岛大学;2010年

本文编号：2843202