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《浙江大学》 2010年
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某车用柴油机配气机构及皮带传动系统动力学特性分析与改进设计

叶慧飞  
【摘要】:本文是以某车用四缸四冲程高速柴油机为基础,对其配气机构和前端皮带传动的振动特性进行了分析研究及结构优化,并对配气机构中的关键零部件进行应力分析。通过振动噪声实验说明配气机构是整机振动噪声的主要根源之一 配气机构方面,在下置式凸轮轴的基础上采用多项动力、分段加速度以及多项动力—分段加速度三种方法来拟合非对称凸轮型线。通过双质量的运动学模型计算出它们的速度、位移曲线,并比较各个凸轮型线之间的丰满系数、跃度及凸轮挺柱间的最大接触应力等特性,找出各自的优缺点,确定型线优化的最终方案。并在基于多自由度的动力学模型下,从气门落座力、凸轮挺柱接触应力、气门加速度、气门速度及位移等方面比较原型线和优化后的型线差异,结果证明优化后的凸轮型线在以上各个方面都得到改善。 对于前端皮带,以多体动力学为基础来分析某柴油机前端同步带的动力学特性,得到同步带的动态张紧力,位移及轮系的受力等结果,并阐述了曲轴前端转速波动及其它负载激励对同步带运动特性的影响。通过分析发现,曲轴前端的转速波动对同步带在线性方向和横向上的振动影响较大。比较优化后的正时系,得出同步带的跨度长度决定了此皮带段的自振频率,所以合理控制皮带的跨度及张紧轮的位置对正时系的设计非常重要。 在凸轮轴与气门弹簧的应力分析中,主要介绍了瞬态应力计算中的直接积分法,并介绍了应力计算中有限元网格划分的注意事项,指出凸轮轴应力比起各个凸轮的位移量可以着重考虑后者。对于气门弹簧,介绍了非线性弹簧的设计方法,分析了弹簧的受力特点,计算弹簧刚度时,比较了线性近似、非线性计算和有限元计算三种方法的结果,指出在进行配气机构动力学分析时,将弹簧刚度看成线性多质量模型可以达到计算所需的精度。 本文从工程应用的分析角度开拓了配气机构和前端传动优化设计的新方式和新流程,取得了一系列具有工程实用价值的成果,对工程实际具有重要的指导意义。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U464.172

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