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《武汉理工大学》 2012年
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可变燃烧室活塞的动力学特性研究

欧阳林  
【摘要】:本文采用仿真技术和模拟试验的方法对可变燃烧室(VCC:Variable Combustion Chamber)活塞的动力学特性进行了研究。提出了新的VCC活塞的技术方案,优化改进了VCC活塞的结构;通过扩充模型库进一步完善了VCC活塞动力学仿真分析平台;分析了影响VCC活塞动力学特性的关键控制参数及其它们之间的相互关系;采用VCC活塞的动力学仿真和发动机性能仿真的耦合迭代计算预测了VCC活塞的动态响应特性;分析了VCC活塞的温度场和热变形对机构预紧力的影响。 新的VCC活塞的技术方案和优化设计主要包括有:提出了连杆小端复位凸轮的设计,保证VCC机构能在一个循环内及时复位;完成了支撑盘和限位盘的型线优化设计,进一步提高了VCC活塞的动态响应:改进了VCC机构的预紧方式,能够在不同预紧力的情况下保持预紧位置不变;此外,优化后的VCC活塞的质量减轻和结构更简单。 进一步完善了VCC活塞的ADAMS动力学仿真分析平台,扩充了动力学仿真模型库。主要包括有:1)构建了新技术方案的动力学仿真模型;2)增加了连杆复位凸轮模块;3)增加了活塞整体运动模块;4)增加了连接螺栓结构细节仿真;5)提出和应用了VCC活塞动力学和VCC发动机工作过程相互之间的耦合仿真迭代计算方法。 采用耦合仿真分析了影响VCC活塞动力学特性的控制参数及其它们之间的相互关系。主要的控制参数包括有:预紧力大小和预紧位置、材料参数、接触参数和结构参数等,通过对这些参数的仿真分析,确定这些参数的取值范围,有助于识别影响VCC活塞动力学特性的关键控制参数。同时还分析了活塞往复惯性力对VCC机构动态响应的影响。另外还采用热耦合有限元方法分析了VCC活塞温度场和热变形对VCC机构预紧力的影响。 研究表明:1)所提出的VCC活塞技术方案能够基本满足汽车发动机各种工况对动态响应的要求;2)所提出的VCC活塞动力学和VCC发动机工作过程耦合仿真计算方法能够描述缸内压力和VCC机构位移的相互关系;3)动力学仿真模型库的扩充使仿真模型更加合理和更加完整;4)复位凸轮设计保证了VCC机构能够在一个循环内及时回复;5)支撑盘和限位盘的变角度设计使VCC机构具有更加快捷的动态响应;6)改进后的技术方案使VCC活塞的结构更加简单合理,质量进一步减轻,预紧位置更容易确定:7)VCC技术能够有效改善气缸压力循环波动,其压力波动范围约降低51%。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK403

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 潘晴川;董健;张智杰;刘红雷;陈克朋;;车用汽油发动机的VCC活塞技术可行性论证[J];内燃机;2013年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 潘晴川;可变燃烧室(VCC)发动机的试验研究[D];武汉理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 牛钊文;周斌;展靖华;王浩洁;;可变压缩比技术的研究与展望[J];内燃机;2010年04期
2 崔彪;常思勤;李子非;;发动机可变压缩比技术的探讨[J];内燃机;2011年04期
3 林建生;张宝欢;付伟成;刘元阁;张霖;;一种新型多杆内燃机的机构运动学与动力学的虚拟仿真研究[J];内燃机学报;2006年06期
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 郑亮;可变压缩比活塞的力学仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 姜立标;倪强;;基于ADAMS/View的6×6越野车前独立悬架参数化设计与分析[J];北京航空航天大学学报;2008年02期
10 姜立标;刘永花;谷方德;魏韬;;新型运动款汽车前悬架设计及参数化分析[J];北京航空航天大学学报;2010年04期
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3 马东兴;岳林;;基于虚拟样机技术的四足机器人步态设计与仿真[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
4 王红岩;芮强;;虚拟样机技术在装甲装备研制与开发中的应用[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
5 谢最伟;吴新跃;;基于ADAMS的碰撞仿真分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
6 岳杰;;CAE技术在新型无级变速器中的应用[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
7 王中双;徐长顺;陈集;;平面多体机械系统耦合动力学键合图法[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
8 徐培民;石珍强;包家汉;王宏光;;摇杆转向架式月球车刚柔耦合建模及分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
9 彭旭阳;张志飞;王园;赵伟;;基于ADAMS的摩托车发动机悬置设计[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
10 夏汤忠;王萍萍;余先祥;祝新良;;基于MSC.ADAMS/INSIGHT的发动机机罩撑杆动力学优化[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
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1 童伟;整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究[D];华南理工大学;2010年
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5 张云清;发动机悬置系统动力学建模及优化研究[D];华中科技大学;2011年
6 梅茂飞;滴状凝结液滴生长及传热的分形分析[D];华中科技大学;2011年
7 蒋鸣;机械自动变速器(AMT)的多领域统一建模与仿真关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
8 夏广岚;木制楼梯扶手弯头数控加工的关键技术研究[D];东北林业大学;2010年
9 杨士岭;高炉出铁口炮泥加工机理及开铁口装备研究[D];山东大学;2011年
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1 于张喜;立式刨切机机构设计优化[D];山东科技大学;2010年
2 姜波;挠性驱动盘疲劳试验台的研制[D];长春理工大学;2010年
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4 胡宇龙;自由节曲线非圆齿轮引纬机构运动学反求设计与试验[D];浙江理工大学;2010年
5 苗军伟;注塑成型和模具结构一体化分析[D];郑州大学;2010年
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7 毕国军;高弹性联轴器动态特性试验台研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 于志远;海上风电安装设备液压系统仿真研究[D];大连理工大学;2010年
9 宋鲁涛;精密卧式加工中心的动态特性分析[D];大连理工大学;2010年
10 刘冬;双凸轮联动自动换刀装置多体动力学仿真研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 孔令来;汽车发动机活塞敲缸探析[J];机电产品开发与创新;2004年05期
2 林杰伦;柴油机倒拖示功图的热力分析[J];内燃机工程;1981年04期
3 牛钊文;周斌;展靖华;王浩洁;;可变压缩比技术的研究与展望[J];内燃机;2010年04期
4 崔彪;常思勤;李子非;;发动机可变压缩比技术的探讨[J];内燃机;2011年04期
5 林建生;张宝欢;付伟成;刘元阁;张霖;;一种新型多杆内燃机的机构运动学与动力学的虚拟仿真研究[J];内燃机学报;2006年06期
6 黄佐华;蒋德明;王锡斌;;内燃机燃烧研究及面临的挑战[J];内燃机学报;2008年S1期
7 潘晴川;董健;张智杰;刘红雷;陈克朋;;车用汽油发动机的VCC活塞技术可行性论证[J];内燃机;2013年02期
8 董健,李列兵,韩魁;活塞热负荷三维子结构有限元分析及试验研究[J];内燃机学报;1993年02期
9 杨妙梁;;以量产化为目标的新一代可变压缩比发动机[J];汽车与配件;2006年05期
10 杨妙梁;;日产可变压缩比发动机[J];汽车与配件;2006年20期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 郑亮;可变压缩比活塞的力学仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
2 周越;可变燃烧室发动机性能仿真研究[D];武汉理工大学;2012年
3 阮见明;可变压缩比活塞结构设计与试验研究[D];武汉理工大学;2011年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 刘红雷;董健;贺玉海;潘晴川;陈克朋;张智杰;;可变燃烧室汽油/CNG双燃料发动机性能仿真[J];内燃机;2013年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 潘晴川;可变燃烧室(VCC)发动机的试验研究[D];武汉理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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1 郑清平;压燃式天然气发动机燃烧过程模拟计算和试验研究[D];天津大学;2006年
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1 张霖;多杆内燃机柔性体优化分析[D];天津大学;2006年
2 牛钊文;基于LabVIEW的点燃式发动机工作过程模拟及可变压缩比研究[D];西南交通大学;2010年
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2 朱秀荣;;陶瓷短纤维增强铝基复合材料在发动机活塞上的应用[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
3 虞钢;宋宏伟;;激光热负荷实验研究及数值模拟[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
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6 潘犁;;一种新型的车辆制动缓行装置——发动机制动器[A];四川省汽车工程学会2001年学术年会论文集[C];2001年
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2 本报记者 张翼;单缸模块化 斯堪尼亚发动机的设计利器[N];机电商报;2007年
3 陈思良 单永亭 吕学敏;农机故障排除三例[N];江苏科技报;2006年
4 周德贵 宋朝华;被人们称为“雪域华陀”的那位士兵[N];中国国防报;2008年
5 谢冰清;如何驾驶才省油[N];中国商报;2001年
6 记者 何德功;探测月球[N];新华每日电讯;2002年
7 李丽;1.5L全铝VVT长城“炫丽”上市[N];国际商报;2009年
8 小叶;慧眼巧识优质汽车配件[N];中国消费者报;2004年
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1 张志勇;存储式活塞稳态温度测量装置的研究[D];华中科技大学;2011年
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3 任好玲;四冲程单活塞式液压自由活塞发动机运动机理与特性研究[D];浙江大学;2013年
4 毕玉华;柴油机缸套力学特性及变形研究[D];昆明理工大学;2012年
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8 郭磊;车用动力总成结构振动噪声的虚拟预测与分析技术研究[D];浙江大学;2009年
9 刘志恩;内燃机燃烧室多体耦合系统三维瞬态传热模拟及应用研究[D];华中科技大学;2007年
10 吕继组;燃烧室部件传热时空非均匀性对内燃机工作过程影响的研究[D];大连理工大学;2009年
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1 张云飞;汽油机活塞热机耦合分析及其试验研究[D];湖南大学;2014年
2 荣福成;基于多体动力学活塞摩擦副润滑研究[D];大连理工大学;2012年
3 王峥;4G6 2.0L可变配气机构发动机开发[D];吉林大学;2008年
4 周湘晔;280/285系列柴油机钢头铝裙组合活塞优化设计[D];大连交通大学;2007年
5 郑亮;可变压缩比活塞的力学仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
6 梁刚;中速大功率柴油机组合活塞的有限元分析[D];上海交通大学;2007年
7 李冠男;活塞的三维稳态热分析及热强度计算[D];哈尔滨工程大学;2006年
8 欧阳林;可变燃烧室活塞的动力学特性研究[D];武汉理工大学;2012年
9 张丽强;活塞裙部型线设计方法研究[D];中北大学;2010年
10 董哲林;燃烧室耦合系统不稳定传热三维数值分析研究[D];华中科技大学;2007年
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