对置凸轮-活塞式内燃机的机构运动仿真.pdf

《对置凸轮-活塞式内燃机的机构运动仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械设计与制造第3期MachinmTDesign&Manufacture2010年3月文章编号：1001—3997(2010)03—0068—02对置凸轮一活塞式内燃机的机构运动仿真程文冬(西安工业大学机电工程学院，西安710032)DynamicsimulatiOnofcammechanismofpiston-camenginewithcounter-positionplacementCHENGWen——dong(SchoolofMechatronicEngineering，Xi’allTechnologicalUniversity，Xi’an710032，China)中图分类号：

2、TH12文献标识码：A1引言轮一活塞式内燃机的工作为四冲程。以四缸内燃机为例，如果每个活塞完成一个工作循环，凸轮轴旋转一周，传统内燃机曲轴则需在传统活塞往复式内燃机中，曲柄连杆机构将活塞的上下往要旋转两周。四缸凸轮一活塞内燃机的工作循环，如表1所示。复运动转化为曲轴的旋转运动，从而实现了燃料的化学能向动能987的转化。此类内燃机经历了多年的发展和创新，技术已经臻于成熟。而在航海等特殊领域中，传统内燃机的性能和结构不能很好的满足实际应用，因此新型内燃机应运而生。其中，凸轮一活塞式内燃机具有体积小，重量轻，结构简单紧凑，升功率大等优点，在特殊领域应用日趋广泛，是一种特种空间机构内燃机。介

3、绍了对置凸轮～活塞式内燃机的工作原理及特性，通过UG／Modeling／Assemblies模块建立空间双面圆柱凸轮机构的装配模型，利用UG／Motion模块进行机构运动学分析，最后将活塞构图1对置凸轮一恬塞式内燃机结构图件的位移、速度、加速度的变化情况以图表的形式输出。1，2左气缸体3，5右气缸体4．活塞2工作原理及特性6．飞轮7．配气机构8．双面凸轮9．凸轮输出轴2．1工作原理表1活塞工作循环表对置凸轮一活塞式内燃机与传统活塞式内燃机的组成结构基本相同，包括进气系统、排气系统、润滑系统和冷却系统等部分。凸轮一活塞式内燃机的部件是空间双面圆柱凸轮，凸轮轮廓为正弦曲线，每个曲面存在双

4、波峰和双波谷。活塞以对置形式均匀分布在凸轮两侧，尾端安装滚轮，与凸轮曲面高副接触，将滑动摩擦2_2工作特性改为滚动摩擦，减小了摩擦阻力以及产生的热量。如图1所示l】I。对置凸轮一活塞式内燃机的结构，性能糕点如下：由于双面凸轮存在二波峰和二波谷，凸轮轴旋转一周，每个(1)气缸和凸轮轴呈中心对称布置，气缸轴线与凸轮轴轴线活塞往复运动两次，对凸轮做功一次。因此与普通内燃机相同，凸平行，取代了传统内燃机的曲柄和曲轴构件，较充分的利用了机★来稿日期：2009—05—10第3期程文冬：对置凸轮一活塞式内燃机的机构运动仿真69内空间，结构比较紧凑。模型上生成一系列的运动分析方案。UG运动仿真配备的

5、(2)活塞数目为双数，对称均匀布置在空间凸轮两侧，在工作ADAMS解算器可以跟踪零件运动轨迹，分析零件运动规律并进中活塞对称做功。活塞组件往复运动做功产生的惯性力和力矩均行机构干涉分析等。分析结果可以指导用户对零件进行修改，实能得到平衡，有利于抵消发动机不平衡激振力，内燃机运转平稳，现了零件的优化设计。如图4所示，描述了UG运动仿真的技术可靠，噪音较小。路线和关键步骤。(3)在活塞数目相同的情况下，该内燃机的做功密度是传统内燃机的2倍，因此运转更为平稳，功率得以提高。(4)作为新型的内燃机，它的结构，功率以及力学性能得到了改善，但也存在一定的问题。活塞滚轮与凸轮曲面的高副接触使得相关

6、零件磨损以及发热严重，内燃机做功密度和功率较大，故内燃机的机械负荷和热负荷较大，会影响发动机部件的使用性能和寿命。因此，内燃机对零件材料和加工工艺要求较高，在实际工图2空间曲面圆柱凸轮模型程应用中应该综合考虑[21。3凸轮机构的建模与运动仿真3．1设计参数凸轮的空间曲面形状决定了活塞的运动规律。设定活塞运动规律为正弦加减速曲线，其运动方程如下13]：(1)推程段I，／【0一_1射．“201Js)图3机构装配模型运动仿真是在正确创建零部件装配模型的基础上实现的，它l2(要求各个零件有着正确的配合关系并满足运动链的结构要求。机(2)降程段：构存在活塞的滑动副，凸轮轴的旋转副和活塞一凸轮的

7、高副接触。s=(告+sin2"r0)由于活塞滚轮存在局部自由度，高副可转化为点和曲线接触。一htoI(1_c0s)n=-4订2h{to1)3sin2"n'0式中：一活塞行程，取h=60mm；0-凸轮转角；和一凸轮的推程角和降程角，根据发动机工作循环可知和一；修正模。一凸轮运动角速度，取(cJ。=20at(rad／s)。型参数凸轮轮廓线方程如下13]：升程段：R(3)设置运动Ly=S精度，表达c运算结果降程段：』(订’(4)【=图4运动仿真的技术流程式中：R