N330柴油机配气凸轮型线改进及优化设计

摘要

配气机构是柴油机的重要部件，其设计合理与否直接关系到柴油机的动力性、经济性、可靠性、稳定性以及排放特性，是柴油机工作优劣的先决条件。随着发动机高功率、高速化，人们对其性能指标的要求越来越高，要求其在高速运行的条件下仍然能够平稳、可靠地工作，因而对其配气机构提出了更高的要求。配气凸轮型线是配气机构的核心部分，配气凸轮型线设计是配气机构优化设计的重要途径之一。模拟计算凸轮型线使之与发动机性能相匹配是研究优化配气机构的一种重要手段。
　　 本文在充分研究了与本研究课题相关的国内外文献基础上，系统地总结了发动机配气机构的发展现状，对配气凸轮评价指标以及配气机构运动学、动力学分析做了较详细的研究。通过应用AVL-Tycon软件，建立了本项目柴油机配气机构的运动学及动力学模型，对原凸轮型线进行了计算与分析，并结合分析结果改进设计了新的配气凸轮型线。本文主要研究工作包括：
　　 (1)基于AVL-TYCON软件，建立了N330柴油机配气机构进、排气部分的运动学与动力学模型，对分别原进、排气凸轮型线进行了模拟计算分析，得到了原进、排气凸轮型线运动学和动力学特性。计算表明，原进、排气凸轮型线均存在问题，过分的追求气门升程丰满系数使得原进、排气凸轮型线都比较陡峭，导致原进、排气门得运动学加速度变化率均超过了限制值，造成配气机构的稳定性比较差以及振动加剧，动力学计算中的进、排气门落座速度和落座力都很大，冲击较严重，会造成较大的气门座和气门磨损。
　　 (2)结合原配气机构的计算和分析结果，采用三种凸轮型线设计方法(多项动力凸轮设计方法、等加速凸轮设计方法、分段函数设计方法)分别对原进、排气凸轮型线进行改进及优化设计。针对三种型线的运动学计算结果，综合各个凸轮型线评价指标，从中选取了一组最优的凸轮型线结果。
　　 (3)利用建立的动力学模型，对新设计的进、排气凸轮型线进行了动力学验证。采用新设计的凸轮型线后，配气机构运动学、动力学特性得到改善，解决了原机配气机构存在的问题。

目录

文摘

英文文摘

第1章 引言

1.1 选题背景及意义

1.2 配气机构概述

1.2.1 配气机构技术现状

1.2.2 配气凸轮结构形式

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 配气机构计算的理论基础

2.1 动力学计算模型

2.1.1 单质量动力学模型

2.1.2 二质量动力学模型

2.1.3 多质量动力学模型

2.1.4 有限元模型

2.2 配气凸轮设计准则

2.3 配气凸轮优化设计方法

2.4 本章小结

第3章 配气机构运动学与动力学建模

3.1 AVL-Tycon软件介绍

3.2 N330柴油机主要技术参数

3.3 配气机构运动学及动力学模型

3.4 参数设置

3.5 本章小结

第4章 配气机构模拟计算

4.1 运动学模拟计算与分析

4.1.1 运动学气门升程、速度及加速度

4.1.2 气门跃度

4.1.3 凸轮与滚筒间的接触应力

4.1.4 凸轮曲率半径

4.1.5 气门弹簧裕度

4.1.6 凸轮轴扭矩

4.1.7 气门升程丰满系数

4.1.8 阀系共振

4.2 动力学模拟计算与分析

4.2.1 动力学气门升程、速度和落座力

4.2.2 凸轮与滚筒间的接触应力

4.2.3 气门弹簧动力学特性

4.3 原凸轮型线分析总结

4.4 本章小结

第5章 配气凸轮型线改进及优化设计

5.1 进气凸轮型线优化设计

5.1.1 多项动力凸轮设计(POLYDYNE)

5.1.2 等加速凸轮设计(STAC)

5.1.3 分段函数凸轮设计(ISAC)

5.1.4 进气凸轮型线比较

5.1.5 新设计进气凸轮型线动力学验证

5.2 排气凸轮型线优化设计

5.2.1 多项动力凸轮设计(POLYDYNE)

5.2.2 等加速凸轮设计(STAC)

5.2.3 分段函数凸轮设计(ISAC)

5.2.4 排气凸轮型线比较

5.2.5 新设计排气凸轮型线动力学验证

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文