扇齒發(fā)動機(jī)動力傳輸系統(tǒng)的研究.pdf

1、當(dāng)今,內(nèi)燃機(jī)使用廣泛而且能源日益緊張,提高內(nèi)燃機(jī)效率迫在眉睫。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)以曲柄連桿機(jī)構(gòu)作為動力轉(zhuǎn)換裝置,機(jī)械效率不高。為此梁錫昌教授在現(xiàn)有發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了一種新型結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī)——扇齒發(fā)動機(jī)(專利號ZL02133601)。該發(fā)動機(jī)采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)進(jìn)行動力轉(zhuǎn)換,由于齒輪齒條機(jī)構(gòu)傳動效率高達(dá)97％,比曲柄連桿機(jī)構(gòu)的傳動效率高10%,扇齒發(fā)動機(jī)的總效率比傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)高4%。扇形齒輪齒條轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)是扇齒發(fā)動機(jī)的創(chuàng)新點,本文主要對該機(jī)構(gòu)做了理論

2、的研究,設(shè)計出了扇齒發(fā)動機(jī)的動力轉(zhuǎn)換裝置的模型樣機(jī),還基于ADAMS的動力學(xué)仿真、基于ANASYS的靜力學(xué)有限元分析和實驗研究等方面對樣機(jī)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的分析和研究。本文研究的主要內(nèi)容可以概括如下:①介紹現(xiàn)有的各種發(fā)動機(jī)的動力傳輸系統(tǒng),詳盡的分析了各種動力傳輸發(fā)動機(jī)的特點,效率,以及國內(nèi)外在這些傳動系統(tǒng)的研究和研制狀況及趨勢,提出了本文的研究內(nèi)容。②介紹了扇齒發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和傳動原理,對扇齒發(fā)動機(jī)傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程、結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新進(jìn)行了描述

3、,并對齒輪齒條的傳動效率進(jìn)行了分析,總結(jié)出了扇齒發(fā)動機(jī)的特點。對扇齒發(fā)動機(jī)的運(yùn)動過程進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)運(yùn)動中換向時候存在不可靠之處。結(jié)合凸輪機(jī)構(gòu)的特點,設(shè)計出了相應(yīng)的凸輪機(jī)構(gòu),理論上解決了換向時候存在的問題。③利用三維設(shè)計軟件Proe建立了扇齒發(fā)動機(jī)主要傳輸機(jī)構(gòu)部件實體模型并對所建的實體模型進(jìn)行裝配。將裝配模型轉(zhuǎn)換到ADAMS軟件中,通過定義各種轉(zhuǎn)動副、約束副和定義碰撞,建立起扇齒發(fā)動機(jī)動力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型,對虛擬樣機(jī)定義運(yùn)動和施加

4、載荷進(jìn)行運(yùn)動仿真,得出各零部件隨時間的運(yùn)動關(guān)系圖、受力圖、嚙合力時域和頻域曲線圖。通過動力學(xué)仿真驗證出扇齒發(fā)動機(jī)動力傳輸結(jié)構(gòu)的合理性。④對ANSYS軟件及其新一代產(chǎn)品ANSYS Workbench進(jìn)行了介紹,應(yīng)用ANSYS Workbench對扇齒發(fā)動機(jī)動力傳輸機(jī)構(gòu)模型中的關(guān)鍵部件(扇形齒輪、齒條)進(jìn)行靜力有限元分析,得出各部件的最大應(yīng)變、應(yīng)力及位移等值線圖。根據(jù)圣維南定理對扇齒發(fā)動機(jī)進(jìn)模型行簡化、添加固定約束建立起有限元模態(tài)分析模型,