175F配气机构动力学分析.doc

基于175F柴油机配气机构动力学仿真分析 朱海锋，陈聪，谭杨，谢亚军，王泽湘 （长沙理工大学汽车与机械学院，长沙410004） 摘要：本文建立了175F柴油机配气机构的动力学分析模型，以ADAMS/Engine模块对其进行动态特性分析，获得了仿真分析数据，以此验证设计的合理性，并为进一步的优化奠定基础。 关键词:175柴油机配气机构；动力学计算；仿真分析；ADAMS Based on Dynamic simulation analysis 175F Diesel Engine Valve ZHU Hai-feng,CHEN-cong, TAN-yang，XIE-yajun，WANG-zexiang (Changsha University Of ScienceTechnology,Chngsha 410004,China) Abstract: A dynamic analysis model of 175F Diesel Engine’s valve train has been built, then by ADAMS/Engine software the dynamic characteristics of the system were simulated, and the data acquired, it could verify the rationality of the present design, the results also lay a foundation for further optimum. Keywords: 175enginevalve train; computing of kinematics; simulation analysis; ADAMS 前言 175F型柴油机作为一种通用动力源在湖南地区的农业生产中广泛应用，但对其配气机构进行的动力学研究较少。此型柴油机采用底置凸轮轴式配气机构，内燃机的配气机构决定了其进排气特性，继而影响发动机燃烧过程，它的设计是否优良最终影响了内燃机的各项性能。通过对配气机构的动态模拟能了解到其各个零件的真实运动情况、所受载荷变化规律；或者预知飞脱、反跳等不正常工况，判断设计是否合理，工作是否可靠，从而在不进行实机验证的情况下对设计进行改进。因此对柴油机配气机构动力学性能进行仿真分析的工作是必要的。 1 175F柴油机配气机构组成 175F型机的配气机构由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门、气门弹簧及锁夹等零部件组成。采用下置式凸轮轴结构、每缸二气门型式、一体式进排气凸轮轴，通过实体测绘后使用Pro/E软件建立了该机构的三维几何模型，如图1所示。 图1 2 175F柴油机配气机构动力学性能的仿真分析 2.1 建模准备工作 底置凸轮轴配气机构其主要部件质量、转动惯量、质心位置等物理特性参数由三维软件Pro/E计算得到。部件几何位置关系，也有Pro/E计算得到。刚度、阻尼等由试验测得。动力学建模不同于运动学建模，将摇臂与气门接触处的曲线-曲线约束解除，而代之以碰撞力；气门与气门座之间，也定义一对碰撞力，模拟气门落座力；摇臂的支撑铰链解除，代之以柔性衬套；此外还定义气门与机体间的弹簧力。为考察仿真过程中参数的变化，还要预先定义凸轮压力角、凸轮与摇臂间相对滑移、摇臂与气门间相对滑移等参数，以便以后处理时观察仿真结果。 发动机及其配气机构相关数据： 发动机型式四冲程，单缸，风冷挺柱质量(g)68.32缸径/行程75/80进气门组质量(g)73.4212小时功率(kw)4.41排气门组质量(g)71.42标定转速(r/min)2600r/min气门弹簧自由长度40mm活塞排量(L)0.353气门弹簧压缩长度26.7mm压缩比20气门长度(mm)98.2冷却方式强制风冷推杆质量(g)65.95提前角18°摇臂比1.122.1 在ADAMS中定义仿真模型 ADAMS/Engine是MSC与FEV和国际领先的发动机生产厂家联合开发的软件包，用于功能数字发动机。基于ADAMS动力学仿真，ADAMS/Engine提供了一整套标准化的仿真工具和方法，允许设计、测试、研发等各部门共享发动机模型和数据，同时基于模板的软件环境中获取发动机设计专家知识。在这里模型的配置按照以下步骤进行： 1.创建配气子系统，即创建推杆-摇臂型子系统。 2.替换气门弹簧，选择系统配置的“Vspring_mms”气门弹簧。 3.修改板的半径，“Modify Plate”对话框中配置参数“16”。 4.修改配气机构参数，在“Parameter Variable”文本框中输入测量值设定弹簧安装长度、挺柱高度、推杆长度。 5.