[發(fā)明專利]基于參數(shù)化柱塞運(yùn)動規(guī)律的最小基圓凸輪型線設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810109782.0
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108446426B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎一鍇;楊子明;胡若;劉福水
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;仇蕾安

本發(fā)明公開一種基于參數(shù)化柱塞運(yùn)動規(guī)律的最小基圓凸輪型線設(shè)計(jì)方法，根據(jù)柱塞運(yùn)動升程曲線、泵端燃油壓力特性曲線、與凸輪所匹配的滾子直徑和設(shè)定的基圓半徑初始值，計(jì)算得到凸輪的壓力角、曲率半徑與接觸應(yīng)力；通過逐步增大基圓半徑進(jìn)行迭代計(jì)算直到壓力角、曲率半徑與接觸應(yīng)力滿足壓力角、曲率半徑與受力情況設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，獲得滿足凸輪型線設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的最小基圓半徑；根據(jù)柱塞運(yùn)動過程的升程曲線、最小基圓半徑和與凸輪所匹配的滾子直徑得到最終確定的凸輪型線，本發(fā)明能夠快速獲取適用于該凸輪升程曲線的最小凸輪基圓半徑，從而能夠快速得到一個(gè)完整的供油凸輪。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于參數(shù)化柱塞運(yùn)動規(guī)律的最小基圓凸輪型線設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

電控單體泵高壓噴射燃油系統(tǒng)，作為第三代脈動式電控噴油系統(tǒng)，其供油規(guī)律主要受供油凸輪型線影響。在供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)一定的條件下，其充油過程、建壓過程以及噴射過程的性能表現(xiàn)都與供油凸輪型線的合理匹配存在直接關(guān)系。

基于供油系統(tǒng)對凸輪型線的需求，可以提出供油凸輪型線設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的數(shù)學(xué)表達(dá)式，在此約束下，可以建立凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)凸輪型線的參數(shù)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而獲得凸輪型線的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)表達(dá)式。

同時(shí)，傳統(tǒng)的供油凸輪型線設(shè)計(jì)方法參數(shù)繁多，且計(jì)算方程復(fù)雜，而其主要設(shè)計(jì)目的更多的是滿足于動力學(xué)以及加工工藝性能，并未充分考慮到供油系統(tǒng)以及柴油機(jī)本身的性能要求，由此在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中往往采用提高安全系數(shù)的方法來保證可靠性，導(dǎo)致凸輪軸直徑過大、系統(tǒng)緊湊性下降。

因此供油凸輪型線的設(shè)計(jì)需借助參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，在保證動力學(xué)和加工工藝要求的條件下，簡化設(shè)計(jì)過程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)最小的基圓半徑求解，便能夠解決傳統(tǒng)供油凸輪型線所帶來的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明基于能夠快速準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)發(fā)動機(jī)供油凸輪型線的要求，旨在通過參數(shù)化柱塞運(yùn)動規(guī)律的凸輪升程型線基礎(chǔ)上，能夠快速獲取適用于該凸輪升程曲線的最小凸輪基圓半徑，從而能夠快速得到一個(gè)完整的供油凸輪。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于參數(shù)化柱塞運(yùn)動規(guī)律的最小基圓凸輪型線設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)滿足柱塞運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的柱塞運(yùn)動升程曲線、泵端燃油壓力特性曲線、與凸輪所匹配的滾子直徑和設(shè)定的基圓半徑初始值，計(jì)算得到凸輪的壓力角、曲率半徑與接觸應(yīng)力；

步驟二、通過逐步增大基圓半徑進(jìn)行迭代計(jì)算直到壓力角、曲率半徑與接觸應(yīng)力滿足壓力角、曲率半徑與受力情況設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，獲得滿足凸輪型線設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的最小基圓半徑；

所述凸輪型線設(shè)計(jì)準(zhǔn)則包括柱塞運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和壓力角、曲率半徑與受力情況設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；

步驟三、根據(jù)柱塞運(yùn)動過程的升程曲線、最小基圓半徑和與凸輪所匹配的滾子直徑得到最終確定的凸輪型線。

進(jìn)一步地，所述柱塞運(yùn)動升程曲線的計(jì)算過程為：根據(jù)柱塞運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)準(zhǔn)則得到柱塞加速度表達(dá)式，對加速度表達(dá)式進(jìn)行積分運(yùn)算獲得柱塞運(yùn)動升程曲線。

進(jìn)一步地，所述泵端燃油壓力特性曲線通過對柱塞運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行仿真計(jì)算獲得。

進(jìn)一步地，所述泵端燃油壓力特性曲線通過試驗(yàn)獲得。

進(jìn)一步地，凸輪的壓力角、曲率半徑與接觸應(yīng)力的計(jì)算如下：

其中，θ為壓力角，H為柱塞運(yùn)動升程曲線；R為凸輪基圓半徑，r為滾子半徑，α為凸輪轉(zhuǎn)角；

其中，R_c為曲率半徑，ρ'和ρ”分別是ρ的一階和二階導(dǎo)數(shù)；