[发明专利]一种配气机构摇臂座动态载荷的预测方法

摘要

本发明属于内燃机低噪声设计领域，具体涉及一种配气机构摇臂座动态载荷的预测方法。本发明包括：获取配气机构中零部件的质量和转动惯量参数；获取配气机构中零部件的材料参数；获取配气机构中零部件的刚度参数和阻尼参数；获取配气机构中相邻零部件之间的接触刚度参数和接触阻尼参数；获取配气机构中零部件的几何尺寸参数；获取配气机构中所有进气和排气单元的凸轮升程列表；获取凸轮轴的运行角速度；获取所有零部件的初始位移和初始速度。本发明提供的预测方法不仅考虑了挺杆、摇臂、气阀杆和气阀弹簧振动的影响，还考虑了摇臂轴和摇臂座振动的影响，预测方法具有较高的精度。

主权项

1.一种配气机构摇臂座动态载荷的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取配气机构中零部件的质量和转动惯量参数；(2)获取配气机构中零部件的材料参数；(3)获取配气机构中零部件的刚度参数和阻尼参数；(4)获取配气机构中相邻零部件之间的接触刚度参数和接触阻尼参数；(5)获取配气机构中零部件的几何尺寸参数；(6)获取配气机构中所有进气和排气单元的凸轮升程列表；(7)获取凸轮轴的运行角速度；(8)获取所有零部件的初始位移和初始速度；(9)离散摇臂轴的质量和转动惯量，即将摇臂轴的质量和转动惯量向摇臂座接触区对称中心离散，称每个摇臂座接触区对称中心为一个节点，节点j和节点j+1之间的一段摇臂轴称为第j段摇臂轴单元；第j节点的离散质量和离散转动惯量为m_j和I_j；(10)建立摇臂轴的弯曲振动模型；(11)离散推杆的质量、摇臂短臂的转动惯量、摇臂长臂的转动惯量、气阀组的质量；(12)建立一组配气单元的动力学模型；(13)输入当前时刻第j节点进气单元凸轮的升程；(14)根据一组配气单元动力学模型中集中质量的动力学控制方程获取当前时刻挺柱位移、推杆位移、摇臂简化质量的位移、气阀组简化质量的位移；(15)获取当前时刻第j节点进气单元推杆与摇臂的接触力F_PA，以及摇臂与气阀的接触力F_AV，即其中，K_PA、C_PA和δ_PA为推杆与摇臂之间的接触刚度、接触阻尼和初始间隙；K_AV、C_AV和δ_AV为摇臂与气阀之间的接触刚度、接触阻尼和初始间隙；x_P2为推杆集中质量的位移；x_A1和x_A2为摇臂集中质量的位移；x_R为气阀杆顶端的位移，v_j为摇臂轴第j节点处的弯曲挠度；(16)获取当前时刻第j节点进气单元的摇臂作用力，即(17)重复步骤(13)至步骤(16)，完成当前时刻第j节点排气单元的动力学计算，得到当前时刻第j节点排气单元的摇臂作用力，即(18)重复步骤(13)至步骤(17)，得到当前时刻第j+1气缸进气单元的摇臂作用力和排气单元的摇臂作用力(19)根据摇臂轴的弯曲振动控制方程获取当前时刻各节点的弯曲挠度v_j和弯曲转角即其中，ξ_j‑1,j为第j‑1段摇臂轴单元的抗弯刚度，大小为E_AI_A，E_A为摇臂轴材料的杨氏模量；I_A为摇臂轴的截面惯性矩；l_j‑1,j为第j‑1段摇臂轴单元的长度；ξ_j+1,j为第j段摇臂轴单元的抗弯刚度，大小为E_AI_A；l_j+1,j为第j段摇臂轴单元的长度；α和β为比例阻尼系数；K_j和C_j分别为第j节点处摇臂座的支撑约束刚度和阻尼，k_j和c_j分别为第j节点处摇臂座的转动约束刚度和阻尼；(20)预测当前时刻各摇臂座的动态载荷，包括摇臂座的支撑约束力F_j和转动约束力矩T_j，即(21)返回步骤(13)，进行下一个时刻的预测直至所有时刻的预测结束。