【技术实现步骤摘要】
一种船用柴油机配气凸轮型线优化设计方法
本专利技术涉及的是一种柴油机设计方法，具体地说是柴油机配气机构设计方法。
技术介绍
配气凸轮作为柴油机配气机构中主要部件，其型线设计的合理性决定着配气机构的工作特性，直接影响柴油机的经济性、稳定性及耐用性。不良的凸轮型线设计会导致柴油机充气效率低，凸轮与挺柱间的润滑不佳，导致零件磨损异常，严重者还会导致气门落座反跳和配气机构出现飞脱现象。由于各种限制条件的复杂性，传统的船用柴油机配气凸轮曲线设计方法难以找到合适的曲线参数。在型线优化设计方面，目前国内外许多学者已将配气机构运行工况考虑到优化问题中，对配气凸轮结构参数、工况参数进行统一考量，确定凸轮型线最优的设计参数。何振俊以高次多项式凸轮型线为例，在基于丰满系数和磨损设计多目标函数情况下，但只针对基本段进行优化求解，得到型线设计参数(【1】何振俊,李雪峰.基于MATLAB的高次多项式凸轮型线优化设计[J].机械科学与技术,2008,27(10):1141-1144.)。Jamkhande等[2]选取B样条曲线进行配气凸轮型线优化...
【技术保护点】
1.一种船用柴油机配气凸轮型线优化设计方法，其特征是：/n(1)建立缓冲段型线设计方程，方程形式包括余弦段与等速段，确定缓冲段升程与包角参数，通过边界条件及连续性条件对方程的各项系数进行求解，得到余弦-等速缓冲段的表达式；/n(2)建立基本段型线设计方程，并选取丰满系数与油膜厚度多目标函数对型线进行优化设计，得到目标函数与型线设计参数的表达式，并要求在约束条件范围内，目标函数取得最小值，从而可确定出型线设计各参数，得到基本段表达式；/n(3)对缓冲段与基本段进行优化设计之后，利用两段间的升程连续以及速度连续条件，对方程各参数进行最后确定，保证缓冲段进入基本段时曲线的连续性。/n
【技术特征摘要】
1.一种船用柴油机配气凸轮型线优化设计方法，其特征是：
(1)建立缓冲段型线设计方程，方程形式包括余弦段与等速段，确定缓冲段升程与包角参数，通过边界条件及连续性条件对方程的各项系数进行求解，得到余弦-等速缓冲段的表达式；
(2)建立基本段型线设计方程，并选取丰满系数与油膜厚度多目标函数对型线进行优化设计，得到目标函数与型线设计参数的表达式，并要求在约束条件范围内，目标函数取得最小值，从而可确定出型线设计各参数，得到基本段表达式；
(3)对缓冲段与基本段进行优化设计之后，利用两段间的升程连续以及速度连续条件，对方程各参数进行最后确定，保证缓冲段进入基本段时曲线的连续性。
2.根据权利要求1所述的一种船用柴油机配气凸轮型线优化设计方法，其特征是：缓冲段包括余弦段和等速度段：
式中：α1为余弦段包角，α0为缓冲段包角，λ为余弦函数的周期大小，λ＝π/(2α1)；
相应的速度、加速度曲线表达式为：
由边界限制条件和α＝α1处的连续性条件求得：
(1)当α＝α0时，缓冲段全升程为h1，可得：
E0+E1α0＝h1
(2)在分界点α＝α1处，升程h(α)保持连续，可得：
E0+E1α1＝C1(1-cosλα1)
(3)在分界点α＝α1处，dh/dα保持连续，可得：
E1＝C1·λ·sinλα1
(4)第四个条件为补充条件，可得：
α1＝G·α0
解得：
E1＝C1·λ·sin(λGα0)
E0＝h1-α0E1
这样获得整个升程曲线：
式中：h1为缓冲段升程，G为余弦段包角系数，大小为G＝α1/α0。
3.根据权利要求1所述的一种船用柴油机配气凸轮型线优化设计方法，其特征是：基本段曲线方程采用高次五项式形式，升程函数取以下形式；
hα＝h(α)＝h1+C0+Ckxk+Clxl+Cmxm+Cnxn
考虑缓冲段转角和升程，将基本段起始点取为α＝α0，将基本段起始点升程取为h＝h1；
式中：αC为基本段半包角，Ck，Cl，Cm，Cn为待定系数，k，l，m，n为幂指数；
幂指数的取值：
k＝2；l＝2p；m＝2p+q；n＝2p+2q
式中：p取3至8之间的实数，q取1至8之间的实数；
由连续性条件可知：
(1)当α＝α0时，h＝h1，可得：
h1+C0+Ck+Cl+Cm+Cn＝h1
C0+Ck+Cl+Cm+Cn＝0
(2)当α＝α0时，定义dh/dx＝vR，缓冲段终点处挺柱速度为v0，因缓冲段终点与基本段始点重合，则为保证基本段始点速度为v0，保持连续性，故：
由此条件可以推出：
k·Ck+l·Cl...
【专利技术属性】
技术研发人员：华德良，史修江，孙文，冯彦，邱卓一，李仁泽，卢熙群，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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