摩托车配气机构运动学和动力学模拟分析

摩托 车技术
】
设计 研究
・
・
从 动件 的 接 触应 力 图
。
经 对 比分析
,
优化 凸轮 在发
,
动 机 转 速超过
凸 轮 在 发 动机 转速超 过
时 有飞 脱 现 象发 生
原机
时就 出现 飞 脱现
。
象
显示
进 气 凸轮 分 析结 果 同 排 气 凸 轮 类 似
,
综 合分 析
。
优 化 凸 轮 的 动 力性 也 优 于 原 机 凸 轮
配 气 机 构 动 力 学计 算
要 准确 了 解各 构 件在 实 际 工 作 中的 运 动
、
受力
。
等状 况
,
除 运 动学分 析 外
,
还 要 进 行动 力学 分 析
,
动
力 学 分 析 采 用 多质 量 模 型
际结构
,
根据 配 气机 构详 细 的实
。
建 立 配 气机 构 完整 的 模 型
,
凸轮 轴 可 以 采
用 轴 段 单 元 或轴 宏 单 元 处 理
况
,
为 真 实地 模 拟 受 力状
,
排 气 门处应 考虑 气缸 压 力的 影 响
模 型如 图
所
示
。
分 析结 果 需 对 比 动 力 学 计算 后 的 气 门速 度
、
加
速度
力
、
、
凸 轮 与从 动 件 不 同 转 速 下 的 接 触 力
、
、
接 触应
气 门 内 外弹 簧 运 动 情 况
设计 研 究
・
・
摩托 车配 气机构 运 动学和 动 力学模拟分析
赖晓丽
中 国 嘉陵 工 业 股 份 有 限 公 司
集团 》
摘要
根 据 配 气机 构运 动 学和 动 力 学 分析
。
,
试 制 了优 化 凸 轮 实物
,
采 用 优 化 凸 轮 进 行 了发 动
,
机对 比 性 能试脸和 耐 久性 试验
试验 表明
为 产 品 的 详 细 设 计提 供 有 力 的 技 术指 导
。
参考 文 献
试制
杨光兴 叶盛众 程善斌 摩托车发动机原 现 与设计 武汉 测
绘 科技 大学出版社
, , , ,
采 用 优化 凸 轮 进 行 了 发 动 机 对 比
,
性 能 试验 和 耐久性 试验
能 满 足 发 动机性 能要 求
显示
,
试 验 结 果表 明
,
软 件对 配 气 机构进行模拟时 的 是 一 维 分 析方法
臂 等专 用 模 块 量 法 简化
, , ,
,
采用
、
合理
,
构 件是 否能 准 确
,
、
平稳
、
可 靠地 运 行
直接
软 件中有 气 门
、
弹簧
、
凸轮
摇
关 系 着 发 动机 的 性 能 大影 响
。
对 摩 托 车振 动 和 噪 声 也 有 很
,
前 处 理 时需 要 对 配 气 机 构 用 集 中 质
,
,
消除 了供 油 系统 中的 气流
始 终 保持 相 同 的 混 合 气流
,
使 混 合 气 几 乎 在 无 结 构 队 力状 态 下 流 动
、
当燃 油 与 空 气混 合 时
。
,
形 成 燃 油 油 拉 大 小 均 匀一 致
,
雾化 优 良的 可 燃 混 合 气
,
由于 燃 油 与 空 气 以 独 特 的 旋 转 涡 流 方 式 流
标准
,
使 内燃 机 燃 烧 问题 的 研 究 显 得 更 为
,
利 用 气 缸 内空 气
提 高 内燃 机 动 力 性 和 经 济性 的 目
摩托 车 发 动机 压 缩 比 和 转 速 均较 高
燃 烧过
实 验验 证
根 据 配 气 机 构 运 动 学 和 动 力学 分 析 结 果
了 优 化 凸 轮 实物
, ,
,
优 化 凸轮
万 欣 林大 渊 内燃机 设 计 天 津 天 津大学 出版 社
,
,
,
发 动机 耐 久 试 验 后 的 解析
,
优 化 凸 轮 没 有 出现 异 常磨 损 现 象
。
和 模 拟分
收稿 日 期
一
一
析的结果一 致
结束 语
结 合 模拟 软 件 对 配 气 机 构 进 行 运 动 学 和 动 力学
分析
,
。
动 有 效 地增 加 了燃 油 与 空 气 的接 触 面 积 使 燃 油 得 到 良好 的 蒸 发 从 而 提 高 了发动 机 的 燃 烧 质 童
关键词
摩托 车
均质 化 油 器
流动队 力
可 燃 混合 气
而
一
由
,
而 而劝
而
旧
而扮
田吧
月 七
,
脚
而
】
代
燃 烧 问 题 一 直 是 内燃 机 原 理 研 究 的 核 心
出现 异 常磨 损
,
下 面就排 气 凸 轮 的 加 速 度 和 接 触应
。
力进 行 图 示 对 比
配气
由图
、
图
中可 以 看 出
,
原 机排 气 凸轮 的 加速
,
摇 臂 比 为变 摇
。
度 曲线 在负加 速 段 有 锯 齿 现 象
优 化 凸轮 的排 气加
。
因此 对 摇 臂 的 参数 要 准 确 定 义
,
进行运动学
,
从内
的
。
出于 环 保 需 求
,
,
国 家 对 摩 托车 排 放 限 值 的要 求
燃 机 实 际 循 环 和 理 论循 环 入 手
过程
、
,
通 过 合 理 改 进燃烧
也越 来 越 严格 施的 国
重要
我 国 正 在 实施 的 国
标 淮 及 即将 实
提 高工 作循环 指示 效 率
,
,
来 达 到 最 大 限度地
,
图
为优 化 凸 轮
图
,
为在
转
速 下 的 气 门速 度
运 行 相 当平 稳 图
、
。
从 图 中看 出
优 化 凸 轮 在 高速 下
。
图
为
川
种 方 案 不 同转速 下 排 气 凸 轮 与
、
圈
优 化凸轮不 同转速排气 凸轮与从动件接触应力
摩托 车 技术
设计 研究
・
・
摩托车 均 质化 油 器
摘要
紊乱
,
均质 化 油 器 通过 解 决 由 零部件 结 构 等 因 素 造成 的 流 动 队 力
,
,
优 化 凸 轮 能 满 足 发 动 机 性 能要 求
。
发动 机 耐 久试 验 后
,
优 化 凸 轮 没 有 出现 异 常磨 损 现 象
和 模 拟 分析 结 果 一 致 动 力学
关键词
配 气机构
运动学
模 拟 分析
瓦
兀
田
,
别
一
,
画
,
而
,
而
,
萄
配 气 机 构是 发 动 机 的 重 要 组 成 部 分
,
设 计是 否
所示
。
,
凸 轮轴 刚 度 摇 臂 比
运 动学 模
拟模型 如 图
对 比 分 析采 用 原 机 凸 轮 和 优化 凸轮 配 气 机 构 运
动情 况
,
包 括 气 门升程
、
气 门速 度
。
、
气 门加速 度
、
凸
卜
寸二 才了 少 们
一、
轮 与从 动件 的接 触应 力等
由于 原 机 凸 轮 和 从 动 件
圈
原机排气 门升程 及 接触应力
。
动 机 运 行 几 小 时 因 配 气 机 构 失 效 而 中止 试 验
,
配 气机 构 模 型 简 化
摩托车 技 术
川
,、
・
设计 研究
・
配 气 机 构 运 动学模 拟 分 析
本 文 分 析 的 摩 托车 发 动机 是 高速 发 动 机
机 构 采 用 的 是 典 型 的顶 置 凸 轮 结构
臂比
, , ,
顺 应 了 行 业 发 展 的要 求
。
本 文 介 绍应 用
软件
,
对 某款 摩托车
,
发 动机 进 排 气 凸轮 型 线 优 化 设 计 前 后
配 气机 构运
动 学 和 动 力学 模拟 分 析 的 情 况
。
该 发 动机 原 机 在 耐
,
久 试 验 中 出现 凸 轮 和 摇 臂 异 常 磨 损 现 象
严重时发
—摇 臂 惯 量 气 门侧 力臂 长 — 气 门 质量 —气 门上 弹 簧座 锁夹 质 量 — 门内外弹 簧 质 量 气 — 当量 总 刚 度 由 下 式 求 得 气 门侧 阀 系
、
有利 于 改 善 原 机 的 异 常磨 损
。
运 动学 性 能 优于 原 机 凸轮
,
式中
—摇 臂 刚度 摇 臂 比 — 根据实 际 结构建 立 的 配 气 机构
速度 曲线 明 显 比 原 机 凸 轮 加速 度 曲线 光 滑
由图
、
计 算时 模型
,
要 分 别 针 对 进 排 气 凸轮 建 立 相 应 的单 质 量
、
图
中可 以 看 出
,
优化 凸 轮 的 最 大 接 触
,
对 机 构 中的 运 动 件 质 量
,
刚 度进 行 当量 计
压 力 比 原机 降低 了
左右
。
有 利 于 配 气 机构 的
、
气 门弹 簧 顶 部 在 最 高
转 速 时 的 弹 簧 力 变化 情 况 速 变化情况 等
,
气 门 弹 簧 力 随 发 动机转
检 查 配 气 机 构在 工 作 中是 否 有 弹 簧
、
并 圈现 象
,
气 门飞 脱
反跳现象
,
以 及 在 不 同 转速
。
下 的 接 触应 力 是 否 在许 用 应 力 之 内 后 排 气 门 不 同 转 速 下的 升 程
,
随 着我 国 摩 托
件 的 质 量 和 刚 度 当 量 简化 过 程 中
按位 能 和 动 能 相
车技 术 的 快 速 发 展
量 提 出 了新 的 挑 战
对 新产 品 的 开 发 速度和 开 发 质
配 气机 构 的 运 动 学 和 动 力学 分
,
等 的 条 件 进 行 当量 川
。
,
丫
析 可 节 约 开 发 时 间和 成 本
,
摘 晓丽
,
,
年 出生
,
,
江 苏理 工 大
学 内燃 机 专业 毕 业
珑任 鑫 陵 集 团技 术
。
中心 工 程 师 主 要从事摩 托 车 发动 机 性
能 和 配 气机构 动 力 学的模 拟 分析 工 作
对 配 气 机 构 的 性 能 可 作 出 较精 确 的 评 估
,
可
摩托 车技术
为此
,
在产 品设 计前
,
配 气机 构 运 动 学 和
将 配 气 机 构 看作是 一 组 无 质 量 的 弹 簧 和
,
动 力学 计 算 分 析
力情 况
、
对 把握 配 气 机 构 的 运 动规 律 和 受
。
集 中质量 相 互 联 系组成 的 系 统
如图
,
所示
。
在构
提 高 产 品可 靠性 很 有 帮 助 川
算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
括
,
凸 轮 侧 的 当量 质 量 为 零
气 门 侧 的 当量 质 量 包
平 稳 工 作 和 减 轻 磨损
轮 类似
。
进 气 凸 轮 分 析结 果 同 排 气 凸
肠 式中
气 门 侧 的 当量 质 量
他
’
综 合运 动学 分 析表 明
件 的 工 作平 稳性 更 好 状况
, ,
,
优化 凸轮 后
,
配 气 机构构