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基于滑移量的气门与气门座圈磨损模型研究

基于滑移量的气门与气门座圈磨损模型研究

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作者：阮寅生山东大学

学位级别：硕士

汽车的普及为人们的生活带来了便利,同时也带来了环境污染和化石资源紧缺等多种问题,人们对发动机的动力性和燃油经济性要求越来越高。配气机构是发动机的重要组成机构之一,它通过定时开启和关闭进气门、排气门,保证缸内适时吸入新鲜空... 详细信息

汽车的普及为人们的生活带来了便利,同时也带来了环境污染和化石资源紧缺等多种问题,人们对发动机的动力性和燃油经济性要求越来越高。配气机构是发动机的重要组成机构之一,它通过定时开启和关闭进气门、排气门,保证缸内适时吸入新鲜空气和排出废气,而气门与气门座圈是配气机构中极其重要的零部件,与配气机构的动力特性息息相关,因此气门与气门座圈的磨损一直是配气机构优化的重点研究对象。本文为了有效的减少气门与气门座圈磨损,深入探究气门与气门座圈的磨损机理,并构建磨损计算模型。通过软件仿真模拟研究气门落座特性和滑移量的主要影响因素,再基于Archard磨损模型构建基于滑移量的气门与气门座圈磨损模型。主要的工作和结论如下:1.通过软件对配气机构进行建模和仿真,深入研究了气门落座特性。分析了发动机的转速对气门运动速度的影响,一般,转速越快,气门最大运动速度越大,进而导致气门落座力增大。同时,也研究分析了转速、转速波动、气门弹簧预紧力和刚度以及气门间隙对气门落座力的影响,为优化配气机构从而减少磨损量提供了方向。一般,最大气门落座力随着转速的提高而逐渐增大;转速波动会对进、排气门落座力产生一定的影响。加上转速波动,进、排气门落座力均会有所增加;随着弹簧预紧力增加,进、排气门的最大落座力整体上均呈增加的趋势,进气门落座力普遍比排气门大;进、排气门落座力随气门外弹簧刚度变化不规律,时而升高时而降低,没有明显的变化趋势。2.通过有限元软件的仿真模拟,研究了气门与气门座圈的温度场和应力场分布,表明气门与气门座圈接触面应力集中,较易发生磨损。研究了气门锥角、爆压、气门落座力和密封宽度与气门与气门座圈滑移量的关系,一般来说,气门锥角越大、爆压越大、气门落座力越大、密封宽度越小,则气门与气门座圈的滑移量越大。3.研究了气门与气门座圈的主要磨损机理,并结合仿真结果进行滑移量计算公式拟合,再结合Archard磨损模型,构建气门与气门座圈磨损模型,为气门与气门座圈磨损量提供一个近似计算公式。

关键词：气门与气门座圈配气机构滑移量磨损模型

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