变刚度气门弹簧设计方法研究

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1、论文分类号：TK412+.1单位代码：10183研究生学号：2015424016密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）变刚度气门弹簧设计方法研究ResearchonDesignMethodofVariableStiffnessValveSpring作者姓名：宋佳彬类别：工程硕士领域（方向）：动力工程指导教师：袁兆成教授培养单位：汽车工程学院2018年6月—————————————————————变刚度气门弹簧设计方法研究—————————————————————ResearchonDesignMet

2、hodofVariableStiffnessValveSpring作者姓名：宋佳彬领域方向：内燃机设计指导教师：袁兆成教授学位类别：工程硕士答辩日期：2018年06月02日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限。。）否则，应承担侵权的法律责任吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教

3、师的指。导下，独立进行研宂工作所取得的成果除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期年夕／月沙ＩＩ摘要摘要变刚度气门弹簧设计方法研究气门弹簧是配气机构中重要的零件，弹簧性能的好坏决定着内燃机的工作的可靠性。变刚度弹簧的优点是在载荷达到一定程度时其特性曲线为渐增型，可以达到消除或缓和共振的危害以及在

4、满足工作载荷要求的同时不至于使气门弹簧的预紧力过大，在一定程度上减少了部件摩擦和机械损失并提高了内燃机的效率。现在气门弹簧的选择通常是设计几个方案，选一个能基本满足性能要求、相比较是比较好的方案。并不是通过优化设计方法得到的最优方案，而且费时费力。本文针对这种现象对变刚度气门弹簧的设计方法进行研究，通过此研究可以减少气门弹簧设计成本、提高设计效率，具有一定的经济性和实用性。本文以某四缸汽油机配气机构为研究对象，进行了配气机构动力学和运动学试验。在试验的过程中，通过对多组气门弹簧在不同的转速下的运动学及动

5、力学的结果进行对比分析，了解了该气门驱动机构的传动链失效的原因。分析了运动学曲线并通过数据的整理和运算得到一条最优化的弹簧刚度曲线。本文是在圆柱螺旋弹簧的设计基础上，对截锥螺旋弹簧进行设计方法研究，从而达到用数学语言描述截锥螺旋弹簧的特性曲线的目的，并根据弹簧的特性曲线找出影响线型的因素，总结设计方法。根据刚度曲线以及设计气门弹簧的约束条件和边界条件进行气门弹簧的优化设计。依据设计弹簧的尺寸约束，在Pro/E中建立气门弹簧的三维实体模型，并进行静态分析和模态分析，从应力、变形、共振等方面对弹簧进行有限元

6、分析，验证设计的合理性。利用AVL-EXCITETimeDrive建立配气机构单阀系动力学仿真系统，对所设计的弹簧进行动力学和运动学的仿真分析，预料设计缺陷并实时对存在的不足进行调整优化。主要难点在于变刚度弹簧的刚度是随着压缩状态改变而变化的，映射在具体设计分析中非线性运算难度很大。本文研究整理出一套变刚度气门弹簧的设计方法，旨在为今后的弹簧设计提供一种新的参考。关键词：气门弹簧，变刚度弹簧设计，配气机构动力学I吉林大学硕士学位论文ABSTRACTResearchonDesignMethodofVari

7、ableStiffnessValveSpring.Thevalvespringisanimportantpartofthevalvetrain.Theperformanceofthespringdeterminestheeconomyandpoweroftheengine.Theadvantageofthevariablestiffnessspringisthatitscharacteristiccurveisgraduallyincreasingwhentheloadingreachesacertai

8、nlevel.Italsocanachievetheeffectofeliminatingoralleviatingtheresonanceaswellasmeetingtherequirementsoftheworkingloadandatthesametimeitdoesn’tmakingthepre-tighteningforceofthevalvespringtoolarge.Tosomeextent,itreducesmechan