内燃机配气机构多体系统动力学研究

摘要

配气机构是内燃机的主要运动件之一，其作用就是按照内燃机的工作要求，定时开启和关闭内燃机各缸的进、排气门，顺利的实现进、排气。配气机构的好坏对内燃机功率的输出、燃油的消耗、污染物排放及振动噪声等都有很大的影响。随着现代内燃机向高速化发展，它对配气机构的动力学特性要求越来越高，因此开展配气机构的动力学研究是一项十分有意义的工作。
　　 本文结合某型内燃机配气机构测试系统研究课题的实际情况，对该内燃机配气机构动力学进行了研究，主要研究内容如下：
　　 1)根据配气机构设计图纸建立完整配气机构三维模型，并利用ADAMS软件建立了配气机构的多刚体系统动力学模型。对该模型进行仿真分析，获得了配气机构气门位移、气门速度、气门加速度、气门落座力等动力学参数，并对配气机构的动力学特性做出一个初步的评价。
　　 2)考虑到运动过程中零部件的变形对配气机构工作的影响，本文在多刚体系统模型的基础上，将气门推杆、摇臂和气门柔性化，建立了配气机构刚-柔混合多体系统模型，获得了更多的配气机构动力学特性数据，如摇臂在受最大载荷时的应力、推杆的动应变等等。
　　 3)将两种动力学模型仿真结果进行对比，分析结果表明：该配气机构工作平稳，落座速度及落座冲击均在允许的设计范围内；在工作转速范围内零部件的变形对配气机构工作影响不大。
　　 4)针对具体研究对象，建立了配气机构动力学试验台架，提出了配气机构动力学特性参数测试的新方法，并在文章中介绍了测试元件的布置方法。
　　 5)设计出可用于配气机构静态应力标定试验和配气机构系统刚度测量的试验台架，并完成了配气机构静态应力标定试验和配气机构系统刚度测量工作。