本文選題：正時(shí)齒形鏈　切入點(diǎn)：多體動(dòng)力學(xué)　出處：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：齒形鏈因其結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞功率高、可靠性與耐磨性能好,正成為發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)機(jī)構(gòu)主流解決方案。然而隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展,齒形鏈張力隨著驅(qū)動(dòng)負(fù)載不斷增加而加大,鏈條張力是滿(mǎn)足其與發(fā)動(dòng)機(jī)全壽命的關(guān)鍵因素,但因鏈系統(tǒng)軌跡的不規(guī)則性,通過(guò)應(yīng)變方法測(cè)量昂貴、可靠性差和耗時(shí)長(zhǎng)等因素制約了國(guó)產(chǎn)齒形鏈的應(yīng)用。本文基于Matlab建立正時(shí)鏈系統(tǒng)仿真模型,通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)和仿真模型張緊器的動(dòng)態(tài)特性驗(yàn)證仿真模型的正確性,再通過(guò)仿真模型計(jì)算的方法得到鏈條張力。首先,建立鏈系統(tǒng)幾何模型�；谡龝r(shí)齒形鏈系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方法,對(duì)某雙頂置凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)鏈系統(tǒng)進(jìn)行布局設(shè)計(jì),其各零部件經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后,利用布局設(shè)計(jì)得到幾何位置,在Matlab實(shí)現(xiàn)幾何建模。其次,建立鏈系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型及其求解程序。運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)理論,分析正時(shí)鏈系統(tǒng)各零部件的動(dòng)力學(xué)模型,并首次引入曲軸扭振運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及齒形鏈彈性動(dòng)力學(xué)模型,使得正時(shí)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型更接近實(shí)際工況；采用現(xiàn)代接觸動(dòng)力學(xué)原理,設(shè)計(jì)正時(shí)系統(tǒng)接觸搜索策略及建立接觸力算法模型；基于龍格-庫(kù)塔數(shù)值積分方法設(shè)計(jì)仿真動(dòng)力學(xué)求解程序。最后,分別通過(guò)求解仿真模型和實(shí)驗(yàn)方法得到張緊器活塞的運(yùn)動(dòng)量和活塞受力,通過(guò)對(duì)比驗(yàn)證虛擬仿真樣機(jī)。利用該仿真模型研究不同張緊器泄漏量下,鏈條張力和活塞運(yùn)動(dòng)量的變化,為正確選擇張緊器泄漏量提供指導(dǎo)。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真相結(jié)合的方法求解鏈條張力,仿真模型首次考慮曲軸扭振和齒形鏈彈性變形,并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仿真模型可真實(shí)反映發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況,為國(guó)產(chǎn)齒形鏈在發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用提供切實(shí)可行方法。
[Abstract]:Because of its compact structure, high transmission power, good reliability and wear resistance, toothed chain is becoming the mainstream solution of timing mechanism of engine. However, with the development of engine technology, the tension of tooth chain increases with the increasing of driving load. Chain tension is the key factor to satisfy the whole life of the engine, but because of the irregularity of the chain system trajectory, it is expensive to measure by strain method. The application of domestic toothed chain is restricted by the factors of poor reliability and long time consuming. In this paper, the simulation model of timing chain system is established based on Matlab, and the correctness of the simulation model is verified by comparing the dynamic characteristics of the model tensioner with that of the simulation model. Then the chain tension is obtained by the method of simulation model calculation. Firstly, the geometric model of chain system is established. Based on the overall design method of timing gear chain system, the layout design of a double-top camshaft engine chain system is carried out. After simplifying the parts, the geometric position is obtained by the layout design, and the geometric modeling is realized in Matlab. Secondly, the chain system dynamics model and its solving program are established, and the multi-body dynamics theory is used. This paper analyzes the dynamic model of each part of timing chain system, and introduces the kinematics model of torsional vibration of crankshaft and the elastic dynamic model of tooth chain for the first time, which makes the dynamic model of timing system more close to the actual working condition. Design contact search strategy and establish contact force algorithm model of timing system, design simulation dynamic solution program based on Runge-Kutta numerical integration method. The motion of the tensioner piston and the piston force are obtained by solving the simulation model and the experimental method respectively. The virtual simulation prototype is compared and verified. The simulation model is used to study the leakage rate of different tensioners. The variation of chain tension and piston movement provides guidance for the correct selection of tensioner leakage. In this paper, the chain tension is solved by the combination of experiment and simulation. The torsional vibration of crankshaft and elastic deformation of tooth chain are considered in the simulation model for the first time. The simulation model can truly reflect the actual working conditions of the engine and provide a feasible method for the application of domestic toothed chain in the engine timing system.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK403

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本文編號(hào)：1653234