开题报告-参考范文

（3）针对原配气机构存在的问题和对发动机的改进要求，利用AVL Excite软件对配气相位进行优化，并优化设计进排气凸轮型线，通过对改进后的配气机构进行运动学、动力学分析和整机性能分析，判断优化的效果。 四、本课题研究方案

YC4108柴油机是玉柴机器股份有限公司生产的自主品牌发动机，是在玉柴优质产品YC6108柴油机的基础上结合轻型客货车技术特点开发设计的轻型车用柴油机。具有使用维修方便，动力性、经济性好，可靠性高、寿命长的特点，主要用于2-5t小型卡车、货车，同时也用于发电机组、叉车、拖拉机和小型船舶。近几年来，由于市场经济的迅速发展，城区物流行业蓬勃发展，对轻型卡车和商务车的需求量与日俱增，这给轻型车用柴油机带来了无限商机。原机型主要用于城市间的长距离运输，对于城市交通路况需要重新设定参数，以改善燃油经济性和排放性能。本设计任务主要是在原机的基础上，改进设计进气系统及配气机构，达到提升发动机性能的目的。 总体方案： （1）计算软件简介

本文所使用的AVL ExciteTimingDrive是一种基于WINDOWS操作系统的软件，它是AVL软件平台中一个仿真工具，主要应用于分析内燃机配气机构的性能。该软件具备振动噪音分析、齿轮系动力学计算、正时驱动动力学计算!配气机构动力学计算、凸轮型线设计和优化等功能。根据所建立的运动学和动力学模型，在设定的转速下进行计算，考虑配气机构各传动件的质量、刚度、阻尼等。配气机构动力学计算的分析包括：气门升程、速度、加速度、凸轮与挺柱间接触应力、气门与气门座之间的接触力、弹簧的位移等。ExciteTimingDrive不仅可以用于配气机构的动力学计算，还可以用于配气机构的设计\从计算机模拟的角度，使发动机具备较好的动力性和可靠性，同时还降低振动和噪声。此外，该软件还可以分析配气机构传动系统的零部件，包括齿轮、链轮等。通过多次的运算，可以对传动系加以改进，以满足要求。当运用ExcitcTimingDriv进行凸轮型线的设计时，提供了分段加速度函数凸轮、等加速凸轮、多项动力凸轮三种凸轮设计的方法设计凸轮型线，当生成一个新的凸轮型线后，对相应的配气机构做动力学分析，如果出现错误的结果曲线，可以对凸轮型线进行修改，完善配气机构的动力

学性能。ExciteTimingDrive的建模原理是很简单的，将配气机构简化成一个集中的质量系统，而相应的凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门等零部件用所对应的模块来代替。该软件提供了配气机构每个元件的模块，在编辑器中用不同的图标来表示。当我们选好对应的图标后,再将各个模块连接起来，就建立起一个配气机构的模型。接着，需要对各个模块中的参数进行设置，不同的模块对应不同的参数，最基本的参数包括质量、刚度、阻尼、弹性模量等，将参数设置完成之后，就可以进行配气机构动力学和运动学分析、齿轮系的运动分析等。

该软件的输出结果包括了模型中各个模块的动力学结果曲线，包括：气门的加速度、速度、升程、凸轮与挺柱间的接触应力、气门与气门座间的接触力、弹簧各圈位移等，并根据这些曲线评价是否存在气门落座反跳、机构零部件飞脱、弹簧并圈与颤振等现象，以及凸轮与挺柱间润滑效果是否良好，如果出现了不好的情况，可以通过该软件进行改进设计，使配气机构的动力学特性满足要求。 （2）YC4108柴油机的性能指标为

柴油机类型:水冷四冲程直列式顶置式气门

气缸数－缸径×冲程:4-108mm×115mm 连杆长度：L=152mm 排气量:4.214cc 压缩比:17.5

燃烧形式:直接喷射 润滑方式:压力循环飞溅复合式 冷却方式:闭式压力循环 起到方式:电启动 电机停止方式:燃油控制系统

输出功率:75kW/2800rpm 最大扭矩:268Nm/1600-1900rpm 怠速:600rpm 最大空转:3000rpm 全负荷最低燃油消耗率:225g/kw.h

冷起动温度:-25℃ 排气温度:<600℃ （3）在满足上述性能指标的前提下设计YC4108型柴油机的配气机构。 该款发动机配气机构为上置凸轮轴四气门机构，主要由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门桥、气门弹簧、气门、气门座等组成。对于发动机配气机构的动力学计算,需要建立动力学模型,在动力学计算的发展中,出现过多种模型,分别是单质量模型、二质量模型、多质量模型、有限元模型。本文利用AVL Excite软件建立该柴油发动机顶置凸轮轴式配气机构

的模型,如图所示。

（4）配气机构动力学分析

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气门机构的动力学问题，可以作为一个振动系统分析其特性。简化后建立其单自由度模型，并且考虑该系统的阻尼、间隙、脱离、落座等各种因素，凸轮与从动件系统相互影响等，当中的各部件可以作为弹性质点，其刚度为非线性刚度。 对动力学结果评价主要考虑到凸轮与从动件的飞脱、气门落座速度或气门反跳、凸轮接触应力、活塞与气门的干涉以及气门弹簧的动力学特性等。

在AVL Excite软件当中，根据发动机配气机构的实体结构及零部件布置情况，通过外部的CAD 软件或有限元计算得到各部件的质量与刚度，建立该发动机单个气缸的配气机构进气门计算模型如图所示。

（5）凸轮型线的优化设计

针对配气机构进、排气模型，在模拟计算的基础上，从改进配气凸轮型线设

计的角度，来研究配气机构性能优化的途径。通过改进配气凸轮型线，综合分析配气凸轮型线设计的主要影响因素及趋势，提出改进设计的配气凸轮型线方案。 五、目标、主要特色及工作进度

目标：在AVL Excite软件当中，对某柴油机的配气机构进行了单阀系的动力学计算，并对结果进行分析，指出了设计上的某些不足；接着又进行了凸轮型线的优化设计，再次进行动动力学计算，与原型线相比，结果有所改善。 特色：1、对配气机构的建模、动力学计算、分析和凸轮型线优化设计做出了较充足的研究。

2、使用AVL软件对配气机构做出了模拟分析。

毕业设计进度计划 序号 1 各阶段工作内容 起讫日期 备注 查阅相关资料，进行现场调3月5日～3月18日 交外文资料翻译研，翻译资料等 稿 3月19日～4月1日 交开题报告 2 3 撰写开题报告 纵横剖面图和配气机构图绘4月2日～4月22日 制 4 配气机构参数设计、凸轮轴图4月23日～5月21日 必须用计算机绘绘制 制，交零件设计图 5月22日～5月27日 交毕业设计说明书 5 撰写毕业设计说明书 6 毕业答辩 5月28日～6月1日 核查所有文档 六、参考文献

1、《内燃机学》 周龙保 主编 机械工业出版社 2、《内燃机设计》 袁兆成 主编 机械工业出版社 3、《内燃机构造》 林波 李兴虎 主编 北京大学出版社

4、《高速柴油机概念设计与实践》 许道延 丁贤华 主编 机械工业出版社

5、《柴油机配气机构动力学分析及凸轮型线优化设计》 张桂昌 天津大学机械工程学院

6、《柴油机配气机构动力学分析》 王志远 大连理工大学

7、《浅析柴油机配气机构的发展现状》 作者 钱向明 熊永森 金华职业技术学院

8、《内燃机配气机构技术现状及发展 作者 马钢 太原市热力公司

9、《重型柴油机配气机构系统动力学分析》程系

10、《柴油机系统配气机构的动力学分析》 械与车辆工程学院

李云清 北京航空航天大学汽车工吴楠 廖日东 北京理工大学 机