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图1 阀系结构示意图图2 单阀系分析模型
从运动学结果来看，最小弹簧裕度在最大超速转速时，进排气侧都满足大于
设计指标；凸轮与摇臂最大接触应力在6350rpm进气侧达到最大值590MPa 的接触应力限值。
弹簧力过大会导致凸轮与摇臂最大接触应力超标，过小又不能满足最小弹簧裕度要求，通过以上计算结果可以看出，弹簧力符合整机工作需求。
图3 进气侧6000rpm运动学计算结果
图4 排气侧6000rpm运动学计算结果
表2 单阀系运动学结果汇总表
进气排气
气门最大升程[mm] 8.7019 8.2809
额定转速6000rpm最小裕度 1.603 1.679
转速6350rpm最小裕度 1.431 1.499
图5 进排气气门弹簧6000rpm受力曲线图
弹簧优化计算
由以上的理论计算和单阀系结果来分析，产生弹簧并圈问题是由于弹簧在气门升程最大时簧丝距离过小。
要消除并圈问题，可以通过两种措施来实现，一种是基于弹簧设计的更改，
但前者较为简单，只需对弹簧尺寸进行合理的修改，
图6 优化气门弹簧在进气侧6000rpm运动学计算结果
表5 优化气门弹簧的单阀系运动学结果汇总表
进气排气气门最大升程[mm] 8.7019 / 额定转速6000rpm最小裕度 1.627 /。
基于遗传算法的发动机气门弹簧的优化设计
李兵;朱梅林;陈晓伟;柯蓬勃
【期刊名称】《机械设计》
【年(卷),期】1998()9
【摘要】本文就发动机气门弹簧，具体阐述了遗传算法在发动机零部件优化设计中的应用。
通过实例计算表明，该算法具有较好的应用前景。
【总页数】2页(P22-23)
【关键词】遗传算法;汽车发动机;气门弹簧;优化设计
【作者】李兵;朱梅林;陈晓伟;柯蓬勃
【作者单位】华中理工大学交通学院
【正文语种】中文
【中图分类】U464.134.3
【相关文献】
1.基于遗传算法的内燃机气门弹簧优化设计 [J], 罗敏;芮延年
2.基于Solidworks的汽车发动机气门弹簧优化设计 [J], 寇桂岳;林谋有;甘志梅;杨艳艳;周建文
3.发动机气门弹簧的优化设计 [J], 胡修池;郑兰霞
4.柴油汽车发动机气门弹簧的最优化设计与计算 [J], 田丰果;寇桂岳;熊巍;李文凤;吴锦行
5.汽车发动机气门弹簧的最优化设计与计算 [J], 寇桂岳;甘志梅;孙林;谢素鑫
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车用发动机气门弹簧的优化设计方法
袁兆成[1];李传友[2]
【期刊名称】《车辆与动力技术》
【年(卷),期】1998(000)003
【摘要】该文深入研究了各种气门弹簧的设计过程，提出了目前车用发动机上常见的气门弹簧结构的优化数学模型，在微机上开发了专用软件，实现了气门弹簧最佳设计的自动化。
通过实验和对比性计算可见用这种设计方法优化设计气门弹簧效果良好。
【总页数】6页(P43-48)
【作者】袁兆成[1];李传友[2]
【作者单位】[1]吉林工业大学!长春;[2]130025
【正文语种】中文
【中图分类】U463
【相关文献】
1.降低车用发动机燃油耗的高强度轻量气门弹簧 [J], Lee J-S;Ko Y S;Ban H O;孙丹红
2.车用发动机气门弹簧的优化设计方法 [J], 袁兆成;李传友
3.气门弹簧早期断裂原因 [J], 聂轮
4.兵器工业车用发动机专业情报网第九次全网大会暨《车用发动机》编辑工作会议在海口召开 [J], 惠春侠
5.发动机气门弹簧与锁夹座自动装配的研究及应用初探 [J], 吴连伟;张德君;李文博;代志勇;乔华强
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基于蚁群算法的气门弹簧多目标优化
刘世峰;陈志华;贾艳梅
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2017(046)002
【摘要】介绍了蚁群算法的基本原理、模型和实现方法,并以常见的气门弹簧作为优化设计目标,建立多目标函数的数学模型,利用MATLAB编程进行求解.通过将计算结果与用遗传算法优化、常规优化算法优化获得的结果进行对比可知,蚁群算法具有很好的寻优能力,同时也表明蚁群算法在优化设计领域的可行性和实用性.【总页数】3页(P72-74)
【作者】刘世峰;陈志华;贾艳梅
【作者单位】中国核电工程有限公司河北分公司,河北石家庄050019;中国核电工程有限公司河北分公司,河北石家庄050019;石家庄信息工程职业学院,河北石家庄050019
【正文语种】中文
【中图分类】TH135;TP391.9
【相关文献】
1.基于模糊学方法的气门弹簧可靠性多目标优化设计 [J], 郭惠昕;张龙庭;田光宇
2.基于蚁群算法的内燃机气门弹簧优化设计 [J], 高瞩
3.基于蚁群算法的Vienna整流器多目标优化 [J], 刘于靖;王久和;陈启丽;王康
4.基于蚁群算法的装配式建筑施工工序多目标优化模型 [J], 刘香香;孙凤
5.基于蚁群算法的装配式建筑施工工序多目标优化模型 [J], 刘香香;孙凤
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基于模糊优化设计的内燃机气门弹簧的优化设计摘要:为了能够提高内燃机气门弹簧优化设计的可靠性,提高其使用性能,深入地分析了模糊优化设计在其中的应用。
首先,建立了气门弹簧模糊优化设计的数学模型;其次,分析了模糊约束的非模糊化处理方法;然后,探讨了模糊优化求解过程;最后,通过算例分析验证了该方法的有效性。
关键词:气门弹簧优化设计模糊优化设计内燃机气门弹簧属于内燃机配气机构重要零件之一,气门弹簧的基本功能如下:当气阀在闭合的过程中,可以缓冲气门和传动件所受的惯性力,防止传动件和传动件之间在惯性力的作用下导致的运动间隙;当气阀开启和闭合时,能够使气阀和相应的驱动机构始终和凸轮配合共同运动。
当内燃机气门弹簧的设计不恰当时,会发生气门机构的飞离、反弹,严重的情况将使弹簧产生振动、甚至形成断裂破坏。
所以,内燃机气门弹簧的优化设计对于提高内燃机的工作性能是非常重要的。
在气门弹簧的优化设计过程中,许多设计因素都具有非常显著的模糊性,因此,利用常规优化设计方法所获得的结果和实际情况有不复之处,针对这个局面,应该选择一种有效的方法来进行内燃机气门弹簧的优化设计,模糊优化设计可以有效地解决气门弹簧设计过程中存在的模糊性,模糊优化设计主要是将模糊理论和传统的优化设计结合了起来,是对传统优化设计的一种拓展,因此,可以利用模糊优化设计方法对内燃机气门弹簧进行优化设计。
1 气门弹簧模糊优化设计的数学模型气门弹簧模糊优化设计的最终目的是能够降低机构的振动,在确保气门弹簧具备一定刚度和强度的前提下,以气门弹簧的质量的最小为优化目标,确定最优的设计方案。
优化设计过程中的模糊约束条件包括:强度、刚度、稳定性和振动等。
(1)模糊优化设计的变量气门弹簧选用圆柱螺旋压缩弹簧,应该选择最佳的制造材料,并且进行恰当的热处理,除此而外,气门弹簧的设计参数主要有三个,分别是气门弹簧的钢丝直径、气门弹簧的中径、和气门弹簧的工作圈数,因此,气门弹簧的设计变量可以表示为如下的形式:(2)模糊优化设计的目标函数内燃机气门弹簧的模糊优化设计的目标函数可以取为气门弹簧的体积,可以表示为如下的形式:式中,表示死圈数。
收稿日期:2014-05-19;修订日期:2014-06-23作者简介:寇桂岳(1981-),男,硕士,讲师,主要从事发动机动力学研究。
基金项目:南昌工程学院青年基金项目(2014KJ015);江西省科学院产学研合作资金项目(2013⁃09)。
∗通讯作者:孙 林(1962-),男,副研究员,主要从事汽车橡胶生产及工艺方面的研究。
第32卷 第4期2014年8月江 西 科 学JIANGXI SCIENCEVol.32No.4Aug.2014 doi :10.13990/j.issn1001-3679.2014.04.008汽车发动机气门弹簧的最优化设计与计算寇桂岳1,甘志梅1,孙 林2∗,谢素鑫3(1.南昌工程学院机械与电气工程学院,330099,南昌;2.江西省科学院生物资源研究所,330096,南昌;3.江西工业职业技术学院,330039,南昌)摘要:阐述了汽车发动机气门弹簧的作用,分析其最优化设计的设计变量、目标函数和约束条件,提出了气门弹簧最优化设计的数学模型,并通过实例进行验证说明,该模型可提高气门弹簧的设计效率。
关键词:气门弹簧;约束函数;最优化设计;数学模型中图分类号:TH164 文献标识码:A 文章编号:1001-3679(2014)04-0459-03Optimization Design and Calculation of the Automotive Engine Valve SpringKOU Guiyue 1,GAN Zhimei 1,SUN Lin 2∗,XIE Suxin 3(1.Nanchang Institute of Technology,330099,Nanchang,PRC;2.Biological Resources Institute,Jiangxi Academy of Sciences,330029,Nanchang,PRC;3.Jiangxi Industry Polytechnic College,330039,Nanchang,PRC)Abstract :This paper analyzes the automotive engine valve springs role.Analyze the design variablesof the optimal design,objective function and constraints.A mathematical model of optimize design of engine valve spring was advanced in the paper but verified by the example shows.This approach im⁃proves the efficiency of valve spring design.Key words :valve spring;restraint function;optimize design;mathematical model0 引言配气机构是汽车发动机最重要的组成部分之一,而气门弹簧是配气机构气门组的重要零件,其功用是保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合,并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力,使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离[1-4]。
