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高速汽油机凸轮摇臂接触载荷实验研究
| 论文题名： | 高速汽油机凸轮摇臂接触载荷实验研究 |
| 关键词： | 配气机构;凸轮载荷;刚柔耦合;凸轮接触应力;最小油膜厚度;汽车汽油机 |
| 摘要： | 随着工业的发展和消费者对于产品质量要求的提高，工业产品正在向着高速重载的方向发展。随着汽车保有量的急速提升以及内燃机的广泛使用，我们对于内燃机的要求也在向这个方向发展。配气机构作为内燃机的重要组成部分，在内燃机发展的过程中总是被放在一个首要的位置。由于工作环境恶劣且工作强度大，内燃机在往高速重载方向发展的道路上，配气机构中的凸轮—摇臂副在高速运转下的工作性能和工作情况必须得到足够的重视和研究。 本文是以配气机构动力学实验为基础，做出了关于汽油机在高速工作状态下凸轮—摇臂副的接触载荷、接触应力以及润滑状态的研究。首先，对试验机凸轮轴上凸轮进行型线数据测算。然后，搭建配气机构动态特性实验台用以测得运动状态下各项实验数据。最后，以测得的实验数据为基础，通过理论计算的方法求解凸轮—摇臂副的接触载荷，再进一步求解了凸轮—摇臂副的接触应力和最小油膜厚度。主要研究工作及结论如下： （1）搭建实验台，使用千分表测出了凸轮的凸轮型线数据。再在试验机的气门、摇臂等零件上加装传感器后，进行配气机构的动态特性实验。在配气机构的动态实验中，我们可以得到诸如气门加速度，摇臂载荷，凸轮型线，摇臂刚度等数据，这些数据为后续的计算和仿真建模提供了数据基础。 （2）由于直接对于汽油机凸轮载荷的测量十分困难，本文以实验机的结构参数与动力学特性为基础，提出了一种间接计算凸轮载荷的方法。同时又使用了ADAMS软件对配气系统进行刚柔耦合建模和仿真，从而计算出了凸轮和滚子间的接触载荷。通过计算结果的对比，分析了不同转速下凸轮的载荷峰值位置变化的问题。 （3）根据赫兹接触理论，以及前述所得的实验数据，计算出了凸轮在三种转速状态下的应力变化图谱，分析了凸轮转角位置和凸轮转速对于凸轮接触应力变化的影响。根据等温弹性流体动力润滑理论，计算了凸轮—摇臂副在额定转速下的最小油膜厚度和膜厚比，并通过温度影响因子的计算修正了最终结果使之更符合实际工况测量值。 本文着重研究了高速汽油机凸轮—摇臂副在额定状况下，凸轮摇臂间的最小油膜厚度在凸轮各角度上的厚度变化，并确定了凸轮转速变化对于接触应力峰值出现位置的影响，由此确认了不同转速下凸轮最大磨损位置。在上述研究的基础上，我们可以提出一些工艺上和工况上的改正方式以期能减小磨损，提高凸轮的使用寿命。 |
| 作者： | 梁奇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘忠民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 杭州电子科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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