气门弹簧

在发动机运转中，气门弹簧不仅用来保证气门在需要关闭时关闭．更重要的是在整个配气过程中，能保证气门按照配气凸轮轮廓形状确定的运动规律运动。为了防止挺杆(或摇臂)瞬时离开凸轮型面的发生，即确保气门的密封性能，气门弹簧应拥有足够的刚度，使其压紧力始终大于配气机构产生脱离趋势的惯性力。但若弹簧刚度过大，则气门运动过程中相关零部件需克服的弹簧力也相应变大，这就要求增加受力零部件的强度及耐磨性。所选的弹簧刚度适当。则有利于减少气门运动产生的噪声、震动和磨损。另外为满足发动机长久地高速运转，气门弹簧还要具有优良的抗疲劳性能等。最优化设计理论作为解决最优化问题的一种数值方法，自建立以来。在工业研究和设计领域获得了广泛的发展，在内燃机的研究和设计中也得到了很好的应用。本文的设计思路是建立多目标函数，对发动机中多约束、多变量的气门弹簧进行了优化设计，克服了传统设计的不足，利用MATLAB解多约束、多变量的不等式方便快捷，可得到最优的设计参数。算例结果表明该方法具有工程实用价值。

1气门弹簧优化模型

气门弹簧是内燃机配气机构中气门组件的重要组成部分。它的作用是：克服在气门关闭过程中气门及传动件的惯性力，防止各传动部件之间因惯性力的作用而产生间隙，保证气门及时落座并紧紧贴合。防止气门发生跳动，破坏其密封性。此外。由于气缸盖本身尺寸的限制。气门弹簧的尺寸也受到限制．导致其应力状态严重。因此有必要对发动机气门弹簧参数优化方法进行研究。

1．1选取设计变量

从弹簧的设计公式可以看出，弹簧的基本结构参数为弹簧钢丝直径d、弹簧中径D和工作圈数。因此，选取这3个参数作为设计变量

X=[d，D，n]T=[x1，x2，x3]T

并作连续变量考虑。

1．2确立目标函数

1)现代的设计中追求轻量化设计，这样可以