配气凸轮型线参数有约束优化方法及程序开发

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1、分类号：TK402单位代码：10183研究生学号：2015422110密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）配气凸轮型线参数有约束优化方法及程序开发TheConstrainedOptimizationMethodandProgramDevelopmentofCamProfilesforTheEngineValveTrain作者姓名：侯清芳专业：动力工程及工程热物理研究方向：内燃机设计指导教师：袁兆成教授培养单位：汽车工程学院2018年6月—————————————————————————————配气凸轮型线参数有约束优化方法及程序开发——

2、———————————————————————————TheConstrainedOptimizationMethodandProgramDevelopmentofCamProfilesforTheEngineValveTrain作者姓名：侯清芳专业名称：动力工程及工程热物理指导教师：袁兆成教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年6月2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

3、使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士（或硕士）学位论文原创性声明本人郑重声明，是本人在指导教师的指导下，：所呈交学位论文独立进行研宂工作所取得的成果。除文中已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，均已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：茗彳曰期：如￡年＜月（曰／／＞＞摘要摘要配气凸轮型线参数有约束优化方法及程序开发配气机构作为内燃机的重要组成部分，其

4、功用是按照内燃机的工作循环和发火次序的要求，使进、排气门定时开启和关闭，保证气缸中及时进入新鲜充量并保证废气及时排出。配气机构设计的合理与否很大程度的影响着内燃机工作的经济、动力和排放等性能。而凸轮型线作为内燃机配气机构设计的核心内容，其设计的合理与否十分重要。本文依据内燃机配气机构凸轮型线设计的理论和原则，按照配气凸轮型线运动学设计、运动学优化和动力学设计与校验的设计流程，应用VisualStudioC#进行了配气凸轮型线参数有约束的优化方法及程序开发。研究内容如下：首先，进行软件整体模块搭建，包括：凸轮型线运动学设计模块搭建；凸轮型线运动

5、学有约束优化模块搭建；配气机构动力学设计与校验模块搭建。接下来，针对软件各模块进行设计和程序编写，详细内容如下：（1）凸轮型线运动学设计模块搭建。主要内容包括：典型凸轮型线设计方法的程序编写与界面设计；凸轮型线的运动学曲线输出；凸轮型线设计评价参数和运动规律详细数据的输出。其中，凸轮型线的设计方法包括：项数不同的高次方多项式凸轮型线；高次方与直线段组合型凸轮型线。（2）凸轮型线运动学有约束优化模块搭建。主要内容包括：针对高次方多项式凸轮型线的复合形法优化方法的程序编写与界面设计；优化后凸轮型线的设计参数和运动学曲线查看；优化后凸轮型线的评价参

6、数和运动规律详细数据输出。此部分以缩短凸轮型线的设计周期为目的，以凸轮型线丰满系数为目标函数，以凸轮型线函数的幂指数为设计变量，以曲率半径、凸轮型线加速度峰值等为约束条件，以复合形法为优化方法，编写程序，以获得要求范围内的最佳凸轮型线，达到优化目的。（3）配气机构动力学设计与校验模块搭建。主要内容包括：气门实际运动规律的计算程序编写与界面设计；气门开启与落座相关参数查看；气门运动过程中是否存在飞脱现象的判定；气门实际运动规律曲线查看及详细数据输出。此部I吉林大学硕士学位论文分针对配气机构工作过程中因弹性变形导致气门实际运动规律与理论设计规律存

7、在偏差的问题，以配气机构单质量模型为基础，以四阶龙格—库塔数值方法为核心算法，以凸轮型线的动力学校验和配气机构的动力学设计为目的，编写程序，以判断配气机构的设计是否存在飞脱和气门落座速度过大等不良情况，进而确定配气机构的设计是否合理。最后，对所开发的程序进行合理化验证。针对凸轮型线运动学设计模块，应用AVL/ExciteTimingDrive中CamDesign部分，将其仿真得到的凸轮型线运动规律与本课题所开发软件计算得到的凸轮型线运动规律加以对比，验证程序此模块的合理性；针对配气机构动力学设计与校验模块，将某发动机配气机构的动力学试验结果与

8、本课题所开发软件的仿真计算结果进行对比，验证此动力学设计及校验模块的合理性。关键词：配气凸轮型线，程序开发，运动学设计，动力学设计，优化设计IIAbstractAb