某摩托车发动机配气凸轮的优化设计及整机性能分析(含CAD图)

某摩托车发动机配气凸轮的优化设计及整机性能分析(含CAD图)(任务书,开题报告,文献摘要,外文翻译,论文说明书13800字,CAD图纸3张,答辩PPT)
摘   要
配气凸轮是配气机构的核心部件，其型线设计的好坏严重影响着配气机构的运动学和动力学性能，进而影响发动机的整体性能。在本文中，笔者选取了目前市场已广泛应用的某款摩托车发动机，通过对其配气机构进行运动学和动力学分析，找出原配气凸轮型线在设计上存在的一些问题，然后重新设计凸轮的型线对存在的问题进行优化，最后对该款发动机进行整机性能模拟仿真计算，对比凸轮型线优化前后发动机整机性能的变化。主要研究过程如下：
（1）通过VT-DESIGN建立发动机配气机构的仿真模型，进而对其进行运动学和动力学分析。经分析发现原凸轮型线的丰满系数偏低，气门落座前一段时刻的落座力有较大波动，且在高速工况存在气门弹簧裕度过小的问题。
（2）根据发现的问题，在VT-DESIGN中的cam-design对凸轮型线进行的针对性的优化，然后将新设计的型线导入到原仿真模型中进行运动学和动力学分析。经模拟计算，已验证型线的优化基本达到要求。
（3）在GT-POWER中建立发动机的整机模型，分别导入原型线与新型线进行整机性能预测。模拟计算结果表明发动机的中低速性能得到改善。 [资料来源：Doc163.com]
关键词：摩托车发动机；配气机构；凸轮型线；优化设计
 
ABSTRACT
Valve cam is the core components of the valve mechanism, which shape seriously affect the valve with the kinematic and dynamic performance, thereby affecting the overall performance of the engine. In this paper, the author chooses a motorcycle engine which has been widely used in the market. Through the kinematics and dynamics analysis of the valve mechanism, it is found that there are some problems in the design of the original gas cam profile. And then design the cam profile to optimize the existing problems. Finally, the simulation of the whole machine performance simulation, compared with the cam profile optimization before and after the engine performance changes. The main research process is as follows:
(1) The simulation model of engine air distribution mechanism is established by VT-DESIGN, and then its kinematics and dynamics are analyzed. It is found that the fullness coefficient of the original cam profile is low, and the seating force of the valve is fluctuating for some time, and the valve spring margin is too small in the high speed condition.

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(2) Based on the identified problems, the cam design in VT-DESIGN performs targeted optimization of the cam profile and then introduces the newly designed profile into the original simulation model for kinematics and dynamics analysis. By simulation, the optimization of the verified line basically meets the requirements.
(3) Establish the engine of the machine model in the GT-POWER, and then input the prototype line and the new line for machine performance prediction. The simulation results show that the medium and low speed performance of the engine is improved.
Key words:Motorcycle engine；Valve train；Cam profile；Optimized design
 
在VT-DESIGN中将分析类型改为Quasi Dynamic Analysis（动力学分析），由于在运动学模型中已经定义了配气机构的几何参数，故在定义动力学模型时我们只需要再输入质量以及刚度等力学特性参数即可。查询资料可以找到CG125发动机配气机构的部分质量和刚度特性参数如下表3-2所示：
表3-2动力学模型的质量和刚度等参数
质量参数（g）    力学参数（刚度：N/mm；力：N）
上摇臂质量    20    上摇臂刚度    28000
下摇臂质量    30    下摇臂刚度    28000
推杆质量    16    推杆刚度    44000
气门质量    36    气门刚度    220000
气门弹簧质量    50    气门弹簧刚度    64
气门弹簧自由长度    63 mm    弹簧预紧力    314.5
  [资料来源：www.doc163.com]

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目 录
第1章绪论    1
1.1 配气机构优化技术的现状与发展趋势    1
1.1.1国内配气机构优化技术发展现状    1
1.1.2国外配气机构优化技术发展现状    1
1.1.3配气机构优化技术发展趋势    2
1.2 本设计研究的对象和主要内容    2
第2章配气机构的设计理论    3
2.1 配气机构的设计要求及评价指标    3
2.2 配气凸轮型线设计    4
2.2.1 凸轮型线的设计方法    4
2.2.2 缓冲段设计    5
2.2.3 工作段设计    6
第3章配气机构的建模及分析计算    8
3.1 配气机构的运动学分析    8
3.1.1 运动学模型的建立    8
3.1.2 运动学模型的模拟计算    10
3.2 配气机构的动力学分析    13
3.2.1动力学模型的建立    13
3.2.2动力学模型模拟计算分析    14
第4章配气机构的优化设计及仿真计算    17

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4.1发动机中低速性能的优化思路    17
4.2 凸轮型线的优化设计    17
4.2 新型线的运动学分析    18
4.2.1气门升程、速度、加速度、跃度曲线    19
4.2.2凸轮曲率半径曲线    19
4.2.3丰满系数Ψ_(F_m )计算分析    20
4.2.3 K系数计算分析    20
4.3 新型线的动力学分析    20
4.3.1 进气门升程、速度曲线    20
4.3.2气门落座力曲线    21
4.3.3凸轮与从动件接触应力曲线    21
4.3.4气门弹簧裕度曲线    22
第5章发动机整机性能的仿真分析    23
5.1发动机仿真模型的建立    23
5.2 发动机整机性能模拟分析    24
5.2.1原凸轮型线的整机性能模拟    24
5.2.2新凸轮型线的整机性能模拟    26
5.3 原型线与新型线整机性能的对比分析    27
第6章全文总结    28
参考文献    30
致谢    30