JYM154FMI发动机配气机构仿真分析及凸轮型线设计研究

论文摘要

配气机构是内燃机的重要组成部分,其设计合理与否直接关系到内燃机的工作性能和可靠性。随着内燃机向高速方向发展,现代内燃机对配气机构提出越来越高的要求。配气机构运动学、动力学研究是当前内燃机研究的热点领域之一。整个内燃机配气机构是由配气凸轮驱动的,因此凸轮的设计对配气机构的性能起着决定性作用。本文以JYM154FMI发动机配气机构为研究对象,从运动学和动力学角度对其进行研究,并对凸轮型线的改进设计进行探讨。研究过程中,分别应用配气机构专业分析软件AVL-TYCON和多体系统分析软件ADAMS,建立配气机构运动学模型,进行仿真计算,并将气门升程及1mm升程值对应的配气相位计算结果和测试结果对比,验证模型的正确性;通过运动学计算还考察了气门升程丰满系数、凸轮最小曲率半径等运动学性能指标。采用一维动力学分析方法对配气机构进行动力学仿真分析,计算结果显示,机构运行平稳,气门落座速度、落座力均在许用值以内;没有机构飞脱、气门反跳现象;气门弹簧运动正常,无并圈现象。在对原机构仿真分析的基础上,对新的配气相位要求下凸轮型线的设计进行了探讨,并对新设计方案进行配气机构仿真分析和发动机工作过程模拟,结果显示,配气机构运行平稳,发动机高速性能有所提高。目前国内外对凸轮型线的研究比较多,在由凸轮型线实测数据获取原始设计逼近值方面,大都采用光顺-拟合的方法,过程比较复杂。在课题研究中,针对多项动力凸轮设计原理,提出通过配气机构运动学的正逆联解方法反求凸轮型线,并进行实例验证,提供了通过检测凸轮样件的型线来获取凸轮型线原始设计的新途径。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 配气机构发展现状
• 1.3 配气机构研究进展
• 1.3.1 配气机构运动学和动力学研究
• 1.3.2 配气机构凸轮型线设计
• 1.4 本文的研究对象及主要内容
• 2 配气机构运动学计算
• 2.1 一维运动学分析模型的建立
• 2.1.1 模型特征参数计算
• 2.1.2 运动学模型
• 2.2 运动学计算结果评价准则
• 2.2.1 气门运动规律及凸轮升程
• 2.2.2 凸轮与从动件接触应力
• 2.2.3 凸轮曲率半径
• 2.2.4 其他评价指标
• 2.3 运动学计算结果及分析
• 2.4 多刚体运动学建模及计算
• 2.4.1 ADAMS 运动学分析原理
• 2.4.2 多刚体运动学模型
• 2.4.3 多刚体运动学计算
• 2.5 气门升程的测量及对比分析
• 2.5.1 进、排气门升程的测量
• 2.5.2 测试值与模拟值的比较及分析
• 2.6 本章小结
• 3 凸轮型线的原理性反求
• 3.1 凸轮型线的实测
• 3.2 凸轮型线的原理性反求方法
• 3.2.1 原理性反求基本思想
• 3.2.2 多项动力凸轮的设计原理
• 3.3 凸轮型线反求应用实例
• 3.4 本章小结
• 4 配气机构动力学计算
• 4.1 动力学计算模型
• 4.1.1 单质量模型
• 4.1.2 多质量模型
• 4.2 一维动力学建模及仿真
• 4.2.1 动力学模型建立
• 4.2.2 动力学仿真计算
• 4.3 本章小结
• 5 凸轮型线的改进设计研究
• 5.1 配气凸轮设计的准则
• 5.2 凸轮型线设计方法
• 5.2.1 凸轮型线设计思路
• 5.2.2 基本段的设计
• 5.2.3 缓冲段的设计
• 5.3 凸轮型线改进设计
• 5.3.1 配气相位和最大气门升程的确定
• 5.3.2 气门升程曲线设计
• 5.3.3 反推凸轮型线
• 5.4 新型线动力学分析及验证
• 5.4.1 动力学分析
• 5.4.2 发动机性能模拟
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录