本发明专利技术公开了一种新型发动机可变压缩比机构验证方法，涉及可变压缩比技术领域。本发明专利技术包括如下步骤：采用Solidworks软件建模，进行三维图设计与绘制；三维图设计与绘制活塞1、U连杆2、L连杆3、C连杆4、曲轴连杆5、曲轴6、蜗轮7、蜗杆8、偏心轴9，其中，所述活塞1与所述U连杆2相连，所述U连杆2与所述L连杆3相连，所述L连杆3一端连接所述C连杆4和所述偏心轴9，所述曲轴连杆5与所述曲轴6相连。本发明专利技术通过可变压缩比机构采用多连杆式，多连杆式的好处在于能与传感器、控制器、执行器相结合，通过采用三维软件Solidworks进行装配以及动态仿真并逐步修改尺寸。改尺寸。改尺寸。
【技术实现步骤摘要】
一种新型发动机可变压缩比机构验证方法
[0001]本专利技术属于可变压缩比
，特别是涉及一种新型发动机可变压缩比机构验证方法。
技术介绍
[0002]对于传统发动机来说，设计好的压缩比是固定不变的，因为其燃烧室容积以及气缸工作容积都是固定参数，固定的压缩比并不能充分发挥发动机经济性与动力性的综合性能，因此众多车企所研发的家用发动机压缩比一般标定定为综合性能较好的区间，这也存在了发动机不能实时处于最佳性能状态，在发动机小负荷、低转速时，热效率低，综合性能较差，这时可采用较大的压缩比，而在发动机高转速、大负荷运转时，如果压缩比过高，容易发生爆震且产生很高的机械负荷和热负荷，因此此时应采用较小的压缩比，随着负荷的变化来调节压缩比，便可最大限度地爆发出发动机的潜力，使其在整个工况内有效地提高热效率，进而提升发动机的综合性能，可变压缩比技术为活塞在下止点的最大容积与活塞上止点的最小容积之比，即为压缩比，从改变的途径上分为工作容积变化和燃烧室容积变化两部分，从改变位置可分为缸内结构变化和缸外结构变化，从活塞行程看可分为改变活塞行程和不改变活塞行程。
[0003]现阶段的可变压缩比设计方案暂初定为有气缸盖上下移动式、可调节活塞高度式、燃烧室可变容积式、可变连杆式以及曲轴偏心式，可变连杆机构这一设计方案对燃烧室几何形状有较小的影响，但又由于对连杆进行了多段处理，需要附加外力来驱动机构调节压缩比，且过多的机构会产生很大的惯性力，但其操作空间大，具有良好的可控性以及相对较高的经济性，而英菲尼迪QX50的发动机就是采用了多连杆机构达到了设计目的并在其中不断试验达到量产，因此这是一个可以延续的方向，综合上述方案，由于多连杆机构方案以达到量产水平，站在研究以及理论推理角度，可实现成本最低化。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种新型发动机可变压缩比机构验证方法，解决了现有的可变连杆机构这一设计方案对燃烧室几何形状有较小的影响，但又由于对连杆进行了多段处理，需要附加外力来驱动机构调节压缩比，且过多的机构会产生很大的惯性力，但其操作空间大，具有良好的可控性以及相对较高的经济性，而英菲尼迪QX50的发动机就是采用了多连杆机构达到了设计目的并在其中不断试验达到量产，因此这是一个可以延续的方向，综合上述方案，由于多连杆机构方案以达到量产水平，站在研究以及理论推理角度，可实现成本最低化的技术问题。
[0005]为达上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种新型发动机可变压缩比机构验证方法，包括如下步骤：
[0007]采用Solidworks软件建模，进行三维图设计与绘制，内容涉及基础理论以及Solidworks中的草图设计、零件设计、曲面设计、装配设计；
[0008]三维图设计与绘制活塞、U连杆、L连杆、C连杆、曲轴连杆、曲轴、蜗轮、蜗杆、偏心轴，其中，所述活塞与所述U连杆相连，所述U连杆与所述L连杆相连，所述L连杆一端连接所述C连杆和所述偏心轴，所述曲轴连杆与所述曲轴相连，所述偏心轴与所述蜗轮相连，所述蜗杆与所述蜗轮啮合，自由度计算公式为F＝3n
‑
(2pl+ph)＝3*7
‑
(2*10+1)＝1，其中，F为自由度数，n为零件数，pl为低副数，ph为高副数，由于自由度数为1，符合机构运行原理因此设计运行合理；
[0009]利用装配体来分析零件之间是否存在干涉，最终实现仿真模型的搭建；
[0010]将所设计装配好的三维模型导入到Ansys中，通过力学分析验证机构运动特性。
[0011]可选的，由所述活塞、连杆、曲轴组成曲柄连杆机构，其中所述连杆用于传递所述曲轴与所述活塞间的作用力，所述曲轴转动，所述连杆与活塞销连接的大头因牵引而产生旋转，带动所述连杆进行摆动运动，并使得所述活塞在所述连杆与缸壁两者约束间执行规律性的径向位移，所述活塞高阶运动指所述活塞在气体压力、连杆拉力、惯性力、油膜压力以及摩擦力等多力作用下，除进行往复的运动以外，绕活塞销的摆动和横向运动。
[0012]可选的，作用在所述活塞中的力满足动态载荷平衡原则：所述活塞的往复运动方向：
[0013]径向运动方向：
[0014]绕销轴转动方向：
[0015]其中，m
c
为所述活塞质量，F
g
为所述活塞重力，F
gas
为气体压力，F
i
为所述活塞的各次推动力面与缸套的接触力，F
r
为活塞环与所述活塞接触力，F
pin
为活塞销传递给所述活塞的力，M
g
为所述活塞重心产生的力矩，M
gas
为燃气压力产生的力矩，M
r
为所述活塞环的轴向和径向产生的力矩，M
c
为所述活塞与缸套间的力矩，M
p
为活塞销产生的力矩。
[0016]可选的，曲轴旋转中心即轴线不与所述活塞轴线处于同一平面内，而所述活塞的位移公式为
[0017]可将所述活塞的位移公式简化为
[0018]利用上述公式对时间求导，得到所述活塞速度公式为
[0019]所述曲柄连杆机构在运动过程中，将其简化为所述曲轴匀速周转运动，即ω在不考虑方向的前提下，其数值恒定，故对所述活塞速度公式再二次求导得加速度公式为
[0020]a＝rω2(cosα+λcos 2α)，式中为连杆比，其中，l为所述连杆长度：所述连杆大小头孔中心线距离，r为所述曲轴半径：所述曲柄旋转中心与曲轴销中心距离，α为所述曲轴转角：所述曲轴偏离气缸中心线角度，β为所述连杆摆动角度：所述连杆中心线在其摆动平面内偏离气缸中心线的角度，ω为所述曲轴旋转角度，X为所述活塞位移：所述活塞由上止点开始向下止点运动的距离，所述活塞上止点与下止点在气缸中运动所能达到的距离为所述曲轴旋转中心最远、最近的距离，S为所述活塞行程，O为所述曲轴旋转中心，B为曲轴销中心，A为活塞销轴线中心。
[0021]可选的，所述连杆是用于传递所述曲轴和所述活塞间的作用力，所述曲轴转动，所述连杆大头因牵引而产生旋转，带动所述连杆摆动，多连杆机构分别由所述U连杆、L连杆、C连杆组成，作用在各所述连杆上的力满足动态载荷平衡原则：所述U连杆的往复轴向运动方向：
[0022]所述U连杆的径向运动方向：
[0023]其中，F
i
为所述U连杆所受接触力，F
r
为所述U连杆与所述活塞的受力，F
pin
为活塞销传递给所述U连杆的力，F
l
为所述L连杆传递给所述U连杆的力，所述L连杆做往复运动，其轴向运动方向：
[0024]所述L连杆的径向运动方向：
[0025]其中，F
a
为曲轴传递给所述L连杆的力，F
u
为所述U连杆传递给所述L连杆的力，F
c
为所述C连杆传递给所述L连杆的力，所述C连杆同做往复运动，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型发动机可变压缩比机构验证方法，其特征在于，包括如下步骤：采用Solidworks软件建模，进行三维图设计与绘制；三维图设计与绘制活塞(1)、U连杆(2)、L连杆(3)、C连杆(4)、曲轴连杆(5)、曲轴(6)、蜗轮(7)、蜗杆(8)、偏心轴(9)，其中，所述活塞(1)与所述U连杆(2)相连，所述U连杆(2)与所述L连杆(3)相连，所述L连杆(3)一端连接所述C连杆(4)和所述偏心轴(9)，所述曲轴连杆(5)与所述曲轴(6)相连，所述偏心轴(9)与所述蜗轮(7)相连，所述蜗杆(8)与所述蜗轮(7)啮合；利用装配体来分析零件之间是否存在干涉，最终实现仿真模型的搭建；将所设计装配好的三维模型导入到Ansys中，通过力学分析验证机构运动特性。2.如权利要求1所述的一种新型发动机可变压缩比机构验证方法，其特征在于，由所述活塞(1)、连杆、曲轴(6)组成曲柄连杆机构，其中所述连杆用于传递所述曲轴(6)与所述活塞(1)间的作用力。3.如权利要求2所述的一种新型发动机可变压缩比机构验证方法，其特征在于，作用在所述活塞(1)中的力满足动态载荷平衡原则：所述活塞(1)的往复运动方向：径向运动方向：绕销轴转动方向：其中，m
c
为所述活塞(1)质量，F
g
为所述活塞(1)重力，F
gas
为气体压力，F
i
为所述活塞(1)的各次推动力面与缸套的接触力，F
r
为活塞环与所述活塞(1)接触力，F
pin
为活塞销传递给所述活塞(1)的力，M
g
为所述活塞(1)重心产生的力矩，M
gas
为燃气压力产生的力矩，M
r
为活塞环的轴向和径向产生的力矩，M
c
为所述活塞(1)与缸套间的力矩，M
p
为活塞销产生的力矩。4.如权利要求1所述的一种新型发动机可变压缩比机构验证方法，其特征在于，所述曲轴(6)旋转中心即轴线不与所述活塞(1)轴线处于同一平面内，而所述活塞(1)的位移公式为可将所述活塞(1)的位移公式简化为利用上述公式对时间求导，得到所述活塞(1)速度公式为所述曲柄连杆机构在运动过程中，将其简化为所述曲轴(6)匀速周转运动，即ω在不考虑方向的前提下，其数值恒定，故对所述活塞(1)速度公式再二次求导得加速度公式为a＝rω2(cosα+λcos2α)，式中为连杆比，其中，l为所述连杆长度，r为所述曲轴(6)半径，α为所述曲轴(6)转角，β为所述连杆摆动角度，ω为所述曲轴(6...
【专利技术属性】
技术研发人员：李锦，祝玮，
申请(专利权)人：韶关学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。