微型擺式內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與密封性能研究.pdf

1、課題組研發(fā)了一種以微型內(nèi)燃擺動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī) MICSE(Micro Internal Combustion Swing Engine)為核心的便攜式發(fā)電裝置,是由一個(gè)擺式構(gòu)件在腔內(nèi)形成往復(fù)擺動(dòng)的自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),可將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的微型動(dòng)力源裝置。在微型便攜式移動(dòng)設(shè)備蓬勃發(fā)展的當(dāng)今社會(huì),研究具有高能量密度的微型內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力裝置,對(duì)推動(dòng)移動(dòng)設(shè)備在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用,具有重要的社會(huì)價(jià)值。
　　本文從改進(jìn)微型擺式內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)入手,在改進(jìn)其整

2、體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,對(duì)微型擺式內(nèi)燃機(jī)微型化后所出現(xiàn)的問(wèn)題,有針對(duì)性的提出了提高裝置氣密性的“彈簧—滾針”式密封結(jié)構(gòu),避免缸體與中心擺接觸面之間由于摩擦膠合而產(chǎn)生系統(tǒng)停轉(zhuǎn)的問(wèn)題;對(duì)MICSE工作過(guò)程進(jìn)行了分析,繪制了各個(gè)工作階段的相位簡(jiǎn)圖,并對(duì)各個(gè)工作過(guò)程進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。
　　建立了滾針與缸體間的彈流模型,中心擺的往復(fù)擺動(dòng)使?jié)L針與缸體之間形成潤(rùn)滑油膜,所施加的彈簧力使之處于彈性流體潤(rùn)滑狀態(tài)、或至少在部分彈性流體潤(rùn)滑狀態(tài)下工作,且起到

3、密封的作用;推導(dǎo)了滾針和缸體在彈流潤(rùn)滑下的油膜計(jì)算公式,并運(yùn)用有限元工程分析軟件分析了密封結(jié)構(gòu)的受力情況,考查密封單元的的密封性能。
　　根據(jù)行程系數(shù)比為K?1的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了基于微型擺式內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的外掛平面連桿機(jī)構(gòu);對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的原理樣機(jī)在往復(fù)擺動(dòng)的過(guò)程中,各構(gòu)件是不存在干涉現(xiàn)象的,并輸出了擺角、速度等隨時(shí)間的變化的曲線;對(duì)作用在各構(gòu)件的力進(jìn)行了分析,計(jì)算了力和力矩方程,確定燃燒室內(nèi)的氣壓力和運(yùn)動(dòng)質(zhì)

4、量慣性力變化規(guī)律對(duì)機(jī)構(gòu)構(gòu)件的作用。
　　建立了微型擺式內(nèi)燃機(jī)倒拖實(shí)驗(yàn)臺(tái)架,對(duì)在壓縮階段壓力傳感器測(cè)到的左右兩燃燒室的樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合,并對(duì)測(cè)試結(jié)果與結(jié)構(gòu)改進(jìn)前的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析,得出在MICSE改進(jìn)之后壓縮階段的壓力峰值可以保持在一定的范圍之內(nèi),且符內(nèi)燃機(jī)著火點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求;并且與理論分析得到的流場(chǎng)壓力云圖和數(shù)值模擬計(jì)算得到的壓力值對(duì)比分析,從而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從理論與實(shí)踐得到了充分的肯定,得出微型擺式內(nèi)燃機(jī)的理論樣機(jī)的