一種配氣機(jī)構(gòu)搖臂座動(dòng)態(tài)載荷的預(yù)測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)低噪聲設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種配氣機(jī)構(gòu)搖臂座動(dòng)態(tài)載荷的預(yù)測(cè)方法。本發(fā)明包括：獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量參數(shù)；獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的材料參數(shù)；獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的剛度參數(shù)和阻尼參數(shù)；獲取配氣機(jī)構(gòu)中相鄰零部件之間的接觸剛度參數(shù)和接觸阻尼參數(shù)；獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的幾何尺寸參數(shù)；獲取配氣機(jī)構(gòu)中所有進(jìn)氣和排氣單元的凸輪升程列表；獲取凸輪軸的運(yùn)行角速度；獲取所有零部件的初始位移和初始速度。本發(fā)明提供的預(yù)測(cè)方法不僅考慮了挺桿、搖臂、氣閥桿和氣閥彈簧振動(dòng)的影響，還考慮了搖臂軸和搖臂座振動(dòng)的影響，預(yù)測(cè)方法具有較高的精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種配氣機(jī)構(gòu)搖臂座動(dòng)態(tài)載荷的預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)低噪聲設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種配氣機(jī)構(gòu)搖臂座動(dòng)態(tài)載荷的預(yù) 測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 配氣機(jī)構(gòu)噪聲是內(nèi)燃機(jī)主要的噪聲源之一。配氣機(jī)構(gòu)噪聲直接源于配氣機(jī)構(gòu)相鄰 零件之間的動(dòng)態(tài)接觸載荷。其中，搖臂與推桿、搖臂與氣閥均是配氣機(jī)構(gòu)重要的接觸副，兩 處的接觸載荷直接通過(guò)搖臂傳遞給搖臂軸，然后傳遞給搖臂座，再傳遞給氣缸蓋，從而引起 氣缸蓋的振動(dòng)和福射噪聲。
[0003] 配氣機(jī)構(gòu)的低噪聲設(shè)計(jì)是通過(guò)優(yōu)化零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)或凸輪型線的特征參數(shù)來(lái) 減小配氣機(jī)構(gòu)的激勵(lì)源輸出，從而降低配氣機(jī)構(gòu)噪聲。為達(dá)到此目的，必須獲取配氣機(jī)構(gòu)的 激勵(lì)源特性，用于后續(xù)的振動(dòng)和噪聲預(yù)測(cè)。目前常用的配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法只考慮了 推桿、搖臂、氣閥彈簧等零件的振動(dòng)，不考慮搖臂軸和搖臂座的振動(dòng)，這對(duì)于凸輪型線設(shè)計(jì) 和氣閥升程計(jì)算是足夠的。但搖臂軸和搖臂座的振動(dòng)對(duì)搖臂座動(dòng)態(tài)載荷的影響較大，并且 動(dòng)態(tài)載荷的預(yù)測(cè)結(jié)果直接影響到后續(xù)其噪聲預(yù)測(cè)的精確性，所以建立一種能夠同時(shí)考慮推 桿、搖臂、氣閥彈簧、搖臂軸和搖臂座振動(dòng)的搖臂座動(dòng)態(tài)載荷預(yù)測(cè)方法具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種避免現(xiàn)有配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法不考慮搖臂軸和搖 臂座振動(dòng)的缺陷，同時(shí)避免造成龐大的計(jì)算求解規(guī)模，能夠同時(shí)考慮推桿、搖臂、氣閥彈簧、 搖臂軸和搖臂座振動(dòng)的配氣機(jī)構(gòu)搖臂座動(dòng)態(tài)載荷的預(yù)測(cè)方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種配氣機(jī)構(gòu)搖臂座動(dòng)態(tài)載荷的預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：
[0007] (1)獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量參數(shù)；
[0008] (2)獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的材料參數(shù)；
[0009] (3)獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的剛度參數(shù)和阻尼參數(shù)；
[0010] (4)獲取配氣機(jī)構(gòu)中相鄰零部件之間的接觸剛度參數(shù)和接觸阻尼參數(shù)；
[0011] (5)獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的幾何尺寸參數(shù)；
[0012] (6)獲取配氣機(jī)構(gòu)中所有進(jìn)氣和排氣單元的凸輪升程列表；
[0013] (7)獲取凸輪軸的運(yùn)行角速度；
[0014] (8)獲取所有零部件的初始位移和初始速度；
[0015] (9)離散搖臂軸的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即將搖臂軸的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量向與搖臂座接 觸區(qū)對(duì)稱(chēng)中心離散，稱(chēng)每個(gè)接觸區(qū)對(duì)稱(chēng)中心為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)j和節(jié)點(diǎn)j+Ι之間的一段搖臂 軸稱(chēng)為第i段搖臂軸單元;第j節(jié)點(diǎn)的離散質(zhì)量和離散轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為叫和込；
[0016] (10)建立搖臂軸的彎曲振動(dòng)模型；
[0017] (11)離散推桿的質(zhì)量、搖臂短臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、搖臂長(zhǎng)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、氣閥組的質(zhì) 量；
[0018] (12)建立一組配氣單元的動(dòng)力學(xué)模型；
[0019] (13)輸入當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元凸輪的升程；
[0020] (14)根據(jù)一組配氣單元?jiǎng)恿W(xué)模型中集中質(zhì)量的動(dòng)力學(xué)控制方程獲取當(dāng)前時(shí)刻 挺柱位移、推桿位移、搖臂簡(jiǎn)化質(zhì)量的位移、氣閥組簡(jiǎn)化質(zhì)量的位移；
[0021] (15)獲取當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元推桿與搖臂的接觸力Fpa，以及搖臂與氣閥的 接觸力Fav，即
[0022]
[0023] 其中，KPA、CPA和δΡΑ為推桿與
搖臂之間的接觸剛度、接觸阻尼和初始間隙；KAV、C AV和 Sav為搖臂與氣閥之間的接觸剛度、接觸阻尼和初始間隙；χΡ1和XP2為推桿集中質(zhì)量的位移； XM和XA2為搖臂集中質(zhì)量的位移;XR為氣閥桿頂端的位移，^為搖臂軸第j節(jié)點(diǎn)處的彎曲撓 度；
[0024] (16)獲取當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元的搖臂作用力，即g
[0025] F) =Fpa+Fav
[0026] (17)重復(fù)步驟（13)至步驟(16)，完成當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)排氣單元的動(dòng)力學(xué)計(jì)算，得 到當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)排氣單元的搖臂作用力，即
[0027] (18)重復(fù)步驟（13)至步驟（17)，得到當(dāng)前時(shí)刻第j + Ι氣缸進(jìn)氣單元的搖臂作用力 和排氣單元的搖臂作用力^^ ;
[0028] (19):根據(jù)搖臂軸的彎曲振動(dòng)控制方程獲取當(dāng)前時(shí)刻各節(jié)點(diǎn)的彎曲燒度Vj和彎曲 轉(zhuǎn)角朽，即
[0029]
L〇〇31j 具中Λη,」為弟j-Ι段搖臂雅早兀的杌芎剛度，大小為ΕΑ1Α;1η,」為弟j-Ι段搖臂雅 單元的長(zhǎng)度;為第j段搖臂軸單元的抗彎剛度，大小為EAIA;lj+1d為第j段搖臂軸單元的 長(zhǎng)度;α和β為比例阻尼系數(shù)；
[0032] (20)預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻各搖臂座的動(dòng)態(tài)載荷，包括搖臂座的支撐約束力Fj和轉(zhuǎn)動(dòng)約束 力矩L，即
[0033]
[0034] (21)返回步驟(13)，進(jìn)行下一個(gè)時(shí)刻的預(yù)測(cè)直至所有時(shí)刻的預(yù)測(cè)結(jié)束。
[0035]本發(fā)明具有以下有益效果：
[0036] (1)本發(fā)明提供的預(yù)測(cè)方法不僅考慮了挺桿、搖臂、氣閥桿和氣閥彈簧振動(dòng)的影 響，還考慮了搖臂軸和搖臂座振動(dòng)的影響，預(yù)測(cè)方法具有較高的精度。
[0037] (2)本發(fā)明提供的預(yù)測(cè)方法不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論，并且可以采用常用的數(shù)值方 法求解，例如有限差分法和四階龍格庫(kù)塔法，具有計(jì)算規(guī)模小、計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn)。
[0038] (3)本發(fā)明提供的預(yù)測(cè)方法給出了詳細(xì)的搖臂座動(dòng)態(tài)載荷的預(yù)測(cè)過(guò)程，預(yù)測(cè)結(jié)果 不僅可以用于配氣機(jī)構(gòu)的低噪聲設(shè)計(jì)，還可以用于搖臂軸和搖臂座的強(qiáng)度校核、氣缸蓋的 動(dòng)態(tài)應(yīng)力分析等。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為本發(fā)明提供的預(yù)測(cè)方法的流程圖。
[0040] 圖2為本發(fā)明提供的搖臂座動(dòng)態(tài)載荷的預(yù)測(cè)模型。
[0041] 圖3為本發(fā)明提供的一組配氣單元的動(dòng)力學(xué)模型。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0043] 本發(fā)明提供一種能夠同時(shí)考慮推桿、搖臂、氣閥彈簧、搖臂軸和搖臂座振動(dòng)的搖臂 座動(dòng)態(tài)載荷預(yù)測(cè)方法。所述預(yù)測(cè)方法采用集中參數(shù)法建立一組配氣單元的動(dòng)力學(xué)模型，從 而獲取一組配氣單元中挺桿與搖臂的動(dòng)態(tài)接觸力、搖臂與氣閥的動(dòng)態(tài)接觸力，再根據(jù)進(jìn)氣 單元搖臂作用力和排氣單元搖臂作用力的和獲取一個(gè)搖臂軸節(jié)點(diǎn)的作用力。所述預(yù)測(cè)方法 采用有限元法建立搖臂軸的彎曲振動(dòng)模型，將每個(gè)搖臂座的約束作用簡(jiǎn)化為支撐約束剛度 和阻尼、轉(zhuǎn)動(dòng)約束剛度和阻尼，從而獲取每個(gè)搖臂座的支撐約束力和轉(zhuǎn)動(dòng)約束力矩。所述預(yù) 測(cè)方法不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論，并且可以采用常用的數(shù)值方法求解，具有計(jì)算規(guī)模小、計(jì)算 速度快的優(yōu)點(diǎn)，預(yù)測(cè)結(jié)果不僅可以用于配氣機(jī)構(gòu)的低噪聲設(shè)計(jì)，還可以用于搖臂軸和搖臂 座的強(qiáng)度校核、氣缸蓋的動(dòng)態(tài)應(yīng)力分析等。
[0044] 該法有利于提高搖臂座動(dòng)態(tài)載荷的預(yù)測(cè)精度。
[0045] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用如下步驟：
[0046] 步驟1:獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量參數(shù)。
[0047] 步驟2:獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的材料參數(shù)。
[0048] 步驟3:獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的剛度參數(shù)和阻尼參數(shù)。
[0049] 步驟4:獲取配氣機(jī)構(gòu)中相鄰零部件之間的接觸剛度參數(shù)和接觸阻尼參數(shù)。
[0050] 步驟5:獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的幾何尺寸參數(shù)。
[0051] 步驟6:獲取配氣機(jī)構(gòu)中所有進(jìn)氣和排氣單元的凸輪升程列表。
[0052]步驟7:獲取凸輪軸的運(yùn)行角速度coc。
[0053]步驟8:獲取所有零部件的初始位移和初始速度。
[0054]步驟9:離散搖臂軸的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即將搖臂軸的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量向與搖臂座 接觸區(qū)對(duì)稱(chēng)中心離散，稱(chēng)每個(gè)接觸區(qū)對(duì)稱(chēng)中心為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，稱(chēng)第j節(jié)點(diǎn)的離散質(zhì)量和離散轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量為mj和Ij。
[0055] 步驟10:建立搖臂軸的彎曲振動(dòng)模型。
[0056] 步驟11:離散推桿的質(zhì)量、搖臂短臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、搖臂長(zhǎng)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、氣閥組的 質(zhì)量。
[0057]步驟12:建立一組配氣單元的動(dòng)力學(xué)模型。
[0058]步驟13:輸入當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元凸輪的升程。
[0059]步驟14:根據(jù)一組配氣單元?jiǎng)恿W(xué)模型中集中質(zhì)量的動(dòng)力學(xué)控制方程獲取當(dāng)前時(shí) 刻挺柱位移、推桿位移、搖臂簡(jiǎn)化質(zhì)量的位移、氣閥組簡(jiǎn)化質(zhì)量的位移;根據(jù)氣閥彈簧的動(dòng) 力學(xué)模型獲取氣閥彈簧的恢復(fù)力Ns。
[0060] 步驟15:獲取當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元推桿與搖臂的接觸力Fpa，以及搖臂與氣閥 的接觸力Fav。
[0061] 步驟16:獲取當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元的搖臂作用力，即巧Γ
[0062] 步驟17:重復(fù)步驟13、步驟14、步驟15、步驟16,完成當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)排氣單元的 動(dòng)力學(xué)計(jì)算，得到當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)排氣單元的搖臂作用力，即
[0063] 步驟18:重復(fù)步驟13、步驟14、步驟15、步驟16、步驟17,得到當(dāng)前時(shí)刻第j+Ι氣缸進(jìn) 氣單元的搖臂作用力^+|和排氣單元的搖臂作用力5°+1。
[0064] 步驟19:根據(jù)搖臂軸的彎曲振動(dòng)控制方程獲取當(dāng)前時(shí)刻各節(jié)點(diǎn)的彎曲撓度Vj和彎 曲轉(zhuǎn)角％。
[0065] 步驟20:預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻各搖臂座的動(dòng)態(tài)載荷，包括搖臂座的支撐約束力Fj和轉(zhuǎn)動(dòng) 約束力矩L，BP
[0066]
( 5 )
[0067] 步驟21:返回步驟(13)，進(jìn)行下一個(gè)時(shí)刻的預(yù)測(cè)過(guò)程。
[0068] 如圖1所示，本發(fā)明按如下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0069] 步驟1:獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量參數(shù)，包括挺柱質(zhì)量Μτ、推桿質(zhì) 量Μρ、搖臂長(zhǎng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ial、搖臂短臂轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ias、氣閥桿質(zhì)量Me、氣閥頭質(zhì)量Mvh、彈簧上座 和鎖片的質(zhì)量Mrl、氣閥彈簧的質(zhì)量Ms。
[0070] 步驟2:獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的材料參數(shù)，包括楊氏模量、泊松比和密度。
[0071] 步驟3:獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的剛度參數(shù)和阻尼參數(shù)，包括推桿的縱向剛度系數(shù) Kp、搖臂的彎曲剛度系數(shù)KA和氣閥桿的縱向剛度系數(shù)KE、搖臂座的支撐約束剛度系數(shù)I和轉(zhuǎn) 動(dòng)約束剛度系數(shù)4。取臨界阻尼系數(shù)的2%作為相應(yīng)的阻尼系數(shù)。
[0072] 步驟4:獲取配氣機(jī)構(gòu)中相鄰零部件之間的接觸剛度參數(shù)和接觸阻尼參數(shù)，包括凸 輪與推桿之間的接觸剛度系數(shù)KCT、挺柱與推桿之間的接觸剛度系數(shù)K TP、推桿與搖臂之間的 接觸剛度系數(shù)Κρα、搖臂與氣閥之間的接觸剛度系數(shù)KAV、氣閥與氣閥座之間的接觸剛度系數(shù) Kvs，并分別取臨界阻尼系數(shù)的4%作為相應(yīng)的接觸阻尼系數(shù)。
[0073] 步驟5:獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的幾何尺寸參數(shù)，包括搖臂長(zhǎng)臂的長(zhǎng)度1ι、搖臂短 臂的長(zhǎng)度Ias、搖臂的傳動(dòng)比q、相鄰搖臂座之間的距離In,>搖臂軸橫截面積Aa、搖臂軸橫截 慣性矩Ια。
[0074] 步驟6:獲取配氣機(jī)構(gòu)中所有進(jìn)氣和排氣單元的凸輪升程列表。
[0075] 步驟7:獲取凸輪軸的運(yùn)行角速度coc。
[0076] 步驟8:獲取所有零部件的初始位移和初始速度。
[0077]步驟9:離散搖臂軸的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即將搖臂軸的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量向與搖臂座 接觸區(qū)對(duì)稱(chēng)中心離散，稱(chēng)每個(gè)接觸區(qū)對(duì)稱(chēng)中心為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)j和節(jié)點(diǎn)j+Ι之間的一段搖 臂軸稱(chēng)為第(i)段搖臂軸單元。第j節(jié)點(diǎn)的離散質(zhì)量和離散轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為1?和込。
[0078] 步驟10:利用有限元法建立如圖2所示的搖臂軸的彎曲振動(dòng)模型。其中，作用力6 和分別為第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元的搖臂作用力和排氣單元的搖臂作用力，分別由圖3所示一 組配氣單元的動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算得到。力和％分別為第j節(jié)點(diǎn)的撓度和轉(zhuǎn)角，K#PCj分別為第j 節(jié)點(diǎn)處搖臂座的支撐約束剛度和阻尼，kdPCj分別為第j節(jié)點(diǎn)處搖臂座的轉(zhuǎn)動(dòng)約束剛度和阻 尼。在第j節(jié)點(diǎn)處與Kj和Cj對(duì)應(yīng)的搖臂座的支撐約束力為Fj，與kj和 Cj對(duì)應(yīng)的搖臂座的轉(zhuǎn)動(dòng)約 束力矩為T(mén)j。
[0079] 步驟11:離散推桿的質(zhì)量，即將推桿質(zhì)量MP向推桿兩端離散，得到MP1 = MP2 = MP/2; 離散搖臂短臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即將搖臂短臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量MAS向短臂端離散，得到Μ,「=/,、.//%;
[0080] 離散搖臂長(zhǎng)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即將搖臂長(zhǎng)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Μκ向長(zhǎng)臂端離散，得到 7 α /廠一離散氣閥組的質(zhì)量，得到兩個(gè)集中質(zhì)量婉和1^。其中，撕包括彈簧上座質(zhì)量、鎖 片質(zhì)量以及氣閥桿的質(zhì)量，Mv為氣閥頭的質(zhì)量。
[0081 ]步驟12:建立如圖3所示的一組配氣單元的動(dòng)力學(xué)模型。其中，氣閥彈簧可以單獨(dú) 建立動(dòng)力學(xué)模型，并為對(duì)應(yīng)的一組配氣單元提供恢復(fù)力Ns。巧為搖臂軸第j節(jié)點(diǎn)處的彎曲撓 度，代表?yè)u臂的整體平動(dòng)位移，由圖2所示的搖臂軸的彎曲振動(dòng)模型計(jì)算得到。
[0082]步驟13:輸入當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元凸輪的升程。
[0083]步驟14:根據(jù)挺柱集中質(zhì)量Μτ的動(dòng)力學(xué)控制方程獲取當(dāng)前時(shí)刻挺柱的位移Χτ;根據(jù) 推桿集中質(zhì)量Μρ#ΡΜΡ2的動(dòng)力學(xué)控制方程獲取當(dāng)前時(shí)刻推桿的位移χΡ1和XP2;根據(jù)搖臂集中 質(zhì)量Mm和M A2的動(dòng)力學(xué)控制方程獲取當(dāng)前時(shí)刻搖臂的位移XA1和χΑ2;根據(jù)氣閥組集中質(zhì)量Mr 和Mv的動(dòng)力學(xué)控制方程獲取當(dāng)前時(shí)刻氣閥桿頂端的位移XR和氣閥頭的位移Xv;根據(jù)氣閥彈 簧的動(dòng)力學(xué)模型獲取氣閥彈簧的恢復(fù)力Ns。
[0084] 步驟15:獲取當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元推桿與搖臂的接觸力Fpa，以及搖臂與氣閥 的接觸力Fav，SP
[0085]
[0086] 其中，KPA、CPA和δΡΑ為推桿與搖臂之間的接觸剛度、接觸阻尼和初始間隙;K AV、CAV和 Sav為搖臂與氣閥之間的接觸剛度、接觸阻尼和初始間隙。
[0087] 步驟16:獲取當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元的搖臂作用力，即g
[0088] Fj=Fpa + Fm. (2)
[0089] 步驟17:重復(fù)步驟13、步驟14、步驟15、步驟16,完成當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)排氣單元的 動(dòng)力學(xué)計(jì)算，得到當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)排氣單元的搖臂作用力，即
[0090] 步驟18:重復(fù)步驟13、步驟14、步驟15、步驟16、步驟17，得到當(dāng)前時(shí)刻第j+1氣缸進(jìn) 氣單元的搖臂作用力G+1和排氣單元的搖臂作用力F/+1。
[0091] 步驟19:根據(jù)搖臂軸的彎曲振動(dòng)控制方程獲取當(dāng)前時(shí)刻各節(jié)點(diǎn)的彎曲撓度Vj和彎 曲轉(zhuǎn)角朽，BP
[0092]
[0094]其中，ξ」-偽第(j_l)段搖臂軸單元的抗彎剛度，大小為EaIa山-^為第(j-Ι)段搖 臂軸單元的長(zhǎng)度;為第(j)段搖臂軸單元的抗彎剛度，大小為EAIA;lj+1d為第(j)段搖臂 軸單元的長(zhǎng)度;α和β為比例阻尼系數(shù)。
[0095] 步驟20:預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻各搖臂座的動(dòng)態(tài)載荷，包括搖臂座的支撐約束力Fj和轉(zhuǎn)動(dòng) 約束力矩L，BP
[0096]
(5)
[0097] 步驟21:返回步驟(13)，進(jìn)行下一個(gè)時(shí)刻的預(yù)測(cè)過(guò)程。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種配氣機(jī)構(gòu)搖臂座動(dòng)態(tài)載荷的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括W下步驟： (1) 獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量參數(shù)； (2) 獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的材料參數(shù)； (3) 獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的剛度參數(shù)和阻尼參數(shù)； (4) 獲取配氣機(jī)構(gòu)中相鄰零部件之間的接觸剛度參數(shù)和接觸阻尼參數(shù)； (5) 獲取配氣機(jī)構(gòu)中零部件的幾何尺寸參數(shù)； (6) 獲取配氣機(jī)構(gòu)中所有進(jìn)氣和排氣單元的凸輪升程列表； (7) 獲取凸輪軸的運(yùn)行角速度； (8) 獲取所有零部件的初始位移和初始速度； (9) 離散搖臂軸的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即將搖臂軸的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量向與搖臂座接觸區(qū) 對(duì)稱(chēng)中屯、離散，稱(chēng)每個(gè)接觸區(qū)對(duì)稱(chēng)中屯、為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)j和節(jié)點(diǎn)j+1之間的一段搖臂軸稱(chēng) 為第i段搖臂軸單元;第j節(jié)點(diǎn)的離散質(zhì)量和離散轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為πυ和I" (10) 建立搖臂軸的彎曲振動(dòng)模型； (11) 離散推桿的質(zhì)量、搖臂短臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、搖臂長(zhǎng)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、氣閥組的質(zhì)量； (12) 建立一組配氣單元的動(dòng)力學(xué)模型； (13) 輸入當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元凸輪的升程； (14) 根據(jù)一組配氣單元?jiǎng)恿W(xué)模型中集中質(zhì)量的動(dòng)力學(xué)控制方程獲取當(dāng)前時(shí)刻挺柱 位移、推桿位移、搖臂簡(jiǎn)化質(zhì)量的位移、氣閥組簡(jiǎn)化質(zhì)量的位移； (15) 獲取當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元推桿與搖臂的接觸力Fpa，W及搖臂與氣閥的接觸 力Fav，即其中，Κρα、Cpa和δρΑ為推桿與搖臂之間的接觸剛度、接觸阻尼和初始間隙;Kav、Cav和Sav為 搖臂與氣閥之間的接觸剛度、接觸阻尼和初始間隙；肌和XP2為推桿集中質(zhì)量的位移;XA1和 XA2為搖臂集中質(zhì)量的位移;XR為氣閥桿頂端的位移，V功搖臂軸第j節(jié)點(diǎn)處的彎曲曉度； (16) 獲取當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)進(jìn)氣單元的搖臂作用力，即巧 巧=巧巧+皆* (17) 重復(fù)步驟（13)至步驟（16)，完成當(dāng)前時(shí)刻第j節(jié)點(diǎn)排氣單元的動(dòng)力學(xué)計(jì)算，得到當(dāng) 前時(shí)刻第巧點(diǎn)排氣單元的搖臂作用力，即巧； (18) 重復(fù)步驟（13)至步驟（17)，得到當(dāng)前時(shí)刻第j+1氣缸進(jìn)氣單元的搖臂作用力和 排氣單元的搖臂作用力巧;1; (19) :根據(jù)搖臂軸的彎曲振動(dòng)控制方程獲取當(dāng)前時(shí)刻各節(jié)點(diǎn)的彎曲曉度V神P彎曲轉(zhuǎn)角 巧，即其中，為第j-1段搖臂軸單元的抗彎剛度，大小為EaIa;1w,j為第j-1段搖臂軸單元 的長(zhǎng)度;為第j段搖臂軸單元的抗彎剛度，大小為EaIa;1w,j為第j段搖臂軸單元的長(zhǎng) 度;α和β為比例阻尼系數(shù)； (20) 預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻各搖臂座的動(dòng)態(tài)載荷，包括搖臂座的支撐約束力門(mén)和轉(zhuǎn)動(dòng)約束力矩 Tj，即(21) 返回步驟(13)，進(jìn)行下一個(gè)時(shí)刻的預(yù)測(cè)直至所有時(shí)刻的預(yù)測(cè)結(jié)束。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105975693SQ201610293270
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】國(guó)杰, 張文平, 張新玉, 明平劍, 柳貢民, 曹貽鵬
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)