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柴油机配气机构动力学研究

尹燕平  
【摘要】: 为了使内燃机获得最佳的动力性和经济性,要求配气机构在不同的转速下都能实现最优的配气定时,并且有大的气门开启面积,但这会使机构中产生很大的惯性力并且导致磨损、振动、噪声等动力学问题。所以在设计的过程中要充分的重视配气机构的动力学分析。 文章以某型柴油机配气机构实体为模型,在Pro/Engineer中建立挺柱、推杆、调整螺栓、六角螺母、摇臂、进气门、进气门座、进气门弹簧座、气门锁块、气门导管的实体模型,并在其中进行组装,通过调整装配图中摇臂与气门顶端平面的间距,来实现0.3mm的间隙的有无。而后通过专用接口软件MECHANISM/Pro 2005导入到机械系统动力学仿真软件ADAMS中。再根据凸轮型线建立凸轮,加载简单约束、验证模型以及加载具体参数,分别建立起该机构有无气门间隙的两套完整的虚拟样机模型,进行一系列的动力学仿真分析。 通过对两套不同的模型分别进行900rpm、1500rpm和2400rpm三种不同工况下的动力学仿真模拟,得出了进气门升程、进气门速度、进气门加速度、凸轮与挺柱间接触力、摇臂与进气门间接触力及进气门与进气门座间接触力曲线,实现了配气机构的运动学和动力学分析。将仿真曲线与实验数据对比,发现二者趋势及峰值基本吻合,升程曲线符合预期设计,部件受力没有超过材料的许用值,验证了模型的可行性。研究还发现带有气门间隙的配气机构与柴油机实际工作状态更接近,可以很好地实现研发初期没有实体样机的情况下对机构性能的分析和预测。


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