空压机气阀运动分析及其结构参数优化研究

论文摘要

汽车空压机的研究有助于空压机部件与汽车整车系统的合理匹配,从而保证其稳定性与效率。气阀是空压机的最重要的部件之一,气阀的设计合理与否会直接影响空压机整机工作的可靠性和经济性。因此对气阀运动分析是空压机研究中极其重要的一环。本文在研究空压机气阀工作原理的基础上,重点分析了簧片阀的结构、工作过程及影响因素。在上述深入研究的基础上,通过建立空压机气阀运动的数学模型,进气过程流量、排气过程流量、簧片阀运动和进排气簧片阀工作过程的微分方程组,揭示气阀的运动规律;并运用有限元法和Ansys软件探讨对簧片阀运动的数学模型的求解方法。对空压机簧片阀阀片进行受力分析,并进行相应边界条件的处理;结合相关实验数据,完成了进排气阀片的有限元分析。通过对空压机气阀阀片的固有频率与振型、阀片工作状况的测试、试验和分析,在得到该进、排气阀片的固有频率、振型的基础上,通过空压机整机试验,对阀片的运动参数进行了测量,并得到阀片的工作特性;将整机试验结果与理论分析计算进行了对比分析研究,验证上述空压机气阀理论计算的合理性。从数学建模入手,分析影响空压机容积效率的因素,对空压机容积效率进行了理论计算,将空压机容积效率理论分析结果与实验结果进行对比分析,并探讨影响空压机容积效率的因素,为簧片阀的优化设计提供相应的依据。在上述理论计算和实验分析的基础上,采用COSMOSWorkS软件对空压机的阀片进行了结构优化分析,为改善空压机的整机性能提供了理论依据,而且通过实际工程应用表明,在提高空压机气阀性能和容积效率方面取得了较为满意的应用成果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 空压机国内外研究现状
• 1.3 空压机气阀运动分析与数学模型的研究概况
• 1.4 本文主要研究内容和课题支撑
• 1.4.1 本文的主要工作
• 1.4.2 本文的课题支撑
• 第2章 簧片阀的动态特性的研究
• 2.1 活塞式空压机的气阀工作原理
• 2.2 簧片阀的工作过程及影响因素
• 2.2.1 簧片阀的结构
• 2.2.2 簧片阀的工作过程
• 2.2.3 影响簧片运动的主要因素
• 2.3 本章小结
• 第3章 簧片阀运动数学模型的建立
• 3.1 簧片阀运动的数学模型
• 3.2 进排气过程流量微分方程
• 3.2.1 进气过程流量微分方程
• 3.2.2 排气过程流量微分方程
• 3.3 簧片阀运动微分方程
• 3.4 进排气簧片阀工作过程微分方程组
• 3.5 本章小结
• 第4章 簧片阀运动数学模型的有限元法求解
• 4.1 簧片阀的边界条件的分析与处理
• 4.1.1 阀片的受力分析
• 4.1.2 边界条件的处理
• 4.2 进气阀片的有限元分析
• 4.2.1 实体建模和网格划分
• 4.2.2 加载和求解
• 4.2.3 后处理
• 4.3 排气阀片的有限元分析
• 4.3.1 前处理
• 4.3.2 加载和求解
• 4.4 本章小结
• 第5章 簧片阀的实验分析
• 5.1 簧片阀阀片固有频率与振型的测量
• 5.1.1 簧片阀震动测试原理
• 5.1.2 进气阀片固有频率与振型的测量
• 5.1.3 排气阀片固有频率与振型的测量
• 5.1.4 实验结果分析
• 5.2 阀片在工作状态下的测量与分析
• 5.2.1 实验原理
• 5.2.2 进气阀片工作特性的测量与分析
• 5.2.3 排气阀片工作特性的测量与分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 簧片阀空压机容积效率的研究
• 6.1 空压机容积效率的数学模型
• 6.2 影响空压机容积效率的因素
• 6.3 簧片阀空压机容积效率的测试与分析
• 6.3.1 实验原理
• 6.3.2 实验结果与分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 簧片阀结构参数的优化设计
• 7.1 进气阀片优化的目标函数和设计变量
• 7.2 进气阀的模型与求解
• 7.3 进气阀片优化参数的灵敏度分析
• 7.4 排气阀片优化的目标函数和设计变量
• 7.5 排气阀的模型与求解
• 7.6 排气阀片优化参数的灵敏度分析
• 7.7 本章小结
• 第8章 总结与展望
• 8.1 全文总结
• 8.2 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢