发动机正时链系统动力学仿真分析

摘要

齿形链因其结构紧凑、传递功率高、可靠性与耐磨性能好，正成为发动机正时机构主流解决方案。然而随着发动机技术的发展，齿形链张力随着驱动负载不断增加而加大，链条张力是满足其与发动机全寿命的关键因素，但因链系统轨迹的不规则性，通过应变方法测量昂贵、可靠性差和耗时长等因素制约了国产齿形链的应用。本文基于Matlab建立正时链系统仿真模型，通过对比实验和仿真模型张紧器的动态特性验证仿真模型的正确性，再通过仿真模型计算的方法得到链条张力。
　　首先，建立链系统几何模型。基于正时齿形链系统总体设计方法，对某双顶置凸轮轴发动机链系统进行布局设计，其各零部件经过简化后，利用布局设计得到几何位置，在Matlab实现几何建模。
　　其次，建立链系统动力学模型及其求解程序。运用多体动力学理论，分析正时链系统各零部件的动力学模型，并首次引入曲轴扭振运动学模型及齿形链弹性动力学模型，使得正时系统动力学模型更接近实际工况；采用现代接触动力学原理，设计正时系统接触搜索策略及建立接触力算法模型；基于龙格-库塔数值积分方法设计仿真动力学求解程序。
　　最后，分别通过求解仿真模型和实验方法得到张紧器活塞的运动量和活塞受力，通过对比验证虚拟仿真样机。利用该仿真模型研宄不同张紧器泄漏量下，链条张力和活塞运动量的变化，为正确选择张紧器泄漏量提供指导。
　　本文通过实验和仿真相结合的方法求解链条张力，仿真模型首次考虑曲轴扭振和齿形链弹性变形，并实验验证仿真模型可真实反映发动机实际工况，为国产齿形链在发动机正时系统的应用提供切实可行方法。

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第一章绪论

1 .1正时链系统研究的目的及意义

1 .2 齿形链系统的研究现状：

1.3 本文主要研究内容

第二章发动机正时齿形链系统设计

2.1 正时齿形链总体设计

2.2 正时齿形链系统定轨的设计

2.3正时齿形链系统动轨的设计

2.4正时齿形链系统链长的计算与修正

2.5 某款发动机正时链系统的设计与计算

2. 6 基于Cat ia正时系统的布局设计

2.7本章小结

第三章正时链系统子部件及系统几何建模

3.1 齿形链的几何建模

3.2 齿形链链轮几何建模

3.3 动轨及张紧器几何建模

3.4 定轨几何建模

3.5 链系统几何建模初始化

3.6 本章小结

第四章正时链系统动力学建模

4.1 曲轴链轮动力学模型

4.2 凸轮轴链轮动力学模型

4.3 正时链条动力学模型

4.4 张紧器动力学建模

4.5 动轨动力学建模

4.6 本章小结

第五章接触力分析

5.1接触搜索策略

5.2 接触力计算算法

5.3 本章小结

第六章仿真程序结构及仿真结果分析

6.1仿真程序结构

6.2 仿真结果分析

6.3 本章小结

第七章总结与展望

7 .1工作总结

7 .2工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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