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动力学配气机构试验分析仿真与优化【摘要】目前机械系统设计分析的有力手段是多体系统动力学运用到机械的仿真中，本文针对某发动机配气机构系统，建立参数化的多体系统动力学模型，以多体系统动力学分析软件ADAMS为仿真平台。
采用试验设计的方法进行动力学仿真试验，分析出对响应影响显著的因子，运用回归分析得到响应变量关于试验因子的响应面方程，以此作为优化目标进行寻优计算，实现了对配气机构的设计参数和局部凸轮型线的动力学优化。
【关键词】动力学;配气机构;参数;仿真与优化1.引言配气机构作为内燃机的重要组成部分，四冲程的内燃机都采用气门式配气构机构。
由于配气机构的设计又在很大程度上影响内燃机的动力性与可靠性，其性能好坏对内燃机的性能指标有着重要的影响。
配气机构系统动力学模型有很多种。
一般来说，低速系统配气机构，转速低、载荷小，进行运动学分析即可。
对于中速系统，转速和载荷较高，气门偏离理论运动规律较大，并出现构件在润滑、磨损、强度等方面问题，因此需要用动力学模型研究其动力学特性。
对于高速系统，转速和载荷很大，气门将显著偏离理论运动规律，并受到机构在开始和落座时的冲击反跳，在工作阶段的飞脱，以及润滑、磨损、强度等多方面问题制约，必须用动力学模型研究其特性，并尽可能考虑非线性因素的影响。
目前运用比较多的配气机构动力学模型有离散质量模型—包括单质量模型，多质量模型以及多体动力学模型，有限元模型等。
随着计算机技术、传感器技术以及信号处理相关方法和技术的发展，配气机构的实验也能更精确地反映配气机构工作情况下的实际情况和得到更精确的动力学数据。
实验的目的不仅仅是得到配气机构的动力特征，也可以通过实验得到模型的原始数据。
由于配气机构组件在高速运动过程中表现出一定的柔性特征，部分组件产生一定的变形，导致组件的实际运动规律偏离凸轮型线。
而配气机构动力学特性实验可以测量机构组件的实际运动规律，分析配气机构参数对组件实际运动规律的影响。
基于正交试验的乙醇汽油发动机进气系统优
化设计
1 研究背景
汽车已成为现代人们生活中必不可少的交通工具，而燃油消耗以
及尾气排放成为了汽车工业亟需解决的问题。
在燃油消耗方面，优化
发动机进气系统的设计可以减少发动机耗油量，同时提高其性能。
2 正交试验法介绍
正交试验法是一种统计实验设计方法，它可以最小化试验次数，
从而优化研究对象的设计。
与传统的一次变量改变一个因素的方法不同，正交试验法通过改变多个因素并确定影响程度来找出最优解决方案。
3 优化设计方法
我们通过正交试验法来优化发动机进气系统设计，控制因素包括
进气温度、进气压力、进气时间、进气位置等多个因素。
通过正交表，得出不同因素对于燃油消耗量的影响，并结合实际情况，确定最佳设
计方案。
4 结果分析
通过正交试验法，我们得出了最佳的发动机进气系统设计方案，
并在实际汽车中进行测试。
结果显示，在最佳设计方案下，发动机耗
油量得到了明显的减少，同时尾气排放也有所降低。
优化后的进气系
统设计可以大大提高汽车的性能、降低油耗和环境污染，且可以在一
定程度上提高汽车的使用寿命。
5 结论
正交试验法有效地帮助我们优化了发动机进气系统的设计，从而
减少了燃料消耗和尾气排放，提高了汽车的性能，给车主带来更好的
用车体验。
在今后的汽车设计中，我们可以更广泛地应用正交试验法，不断优化汽车的性能和使用寿命，让汽车服务更多的人们。
第三章配气机构3.1 概述 (2)3.2 配气相位 (5)3.3 配气机构的零件和组件 (8)3.4 可变进气系统 (21)学习目标：1.掌握配气机构的组成及各零部件的结构特点；2.掌握配气相位、气门间隙；3.掌握凸轮轴的结构特点；4.掌握可变进气系统的结构类型特点。
学习方法：介绍发动机配气机构的结构及组成，通过实物教学和多媒体课件动态演示相结合，并和汽车拆装与调整实践教学相辅相承，使学生掌握各零部件的结构特点和安装要求。
学习内容：§3.1 概述§3.2 配气相位§3.3 配气机构的零件和组件§3.4 用配气相位图分析可调间隙的气门§3.5 可变进气系统学习重点：1.配气相位；2.气门间隙；3.凸轮轴的结构特点；4.可变进气系统的结构类型。
作业习题：1.影响充气效率的因素主要有哪些？2.配气机构的功用是什么？3.如何从一根凸轮轴上找出各缸的进排气凸轮和该发动机的发火顺序？4.气门弹簧起什么作用，为什么在装配气门弹簧时要预先压缩？5.挺柱的类型主要有哪些，液压挺柱有哪些优点？6.可变进气系统主要有哪几种型式？3.1 概述配气机构的功用就是根据每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时打开和关闭各缸的进排气门，使新气及时进入气缸和废气及时排出气缸，使换气过程最佳。
好的配气机构应使发动机在各种工况下工作时获得最佳的进气量，以保证发动机在各种工况下工作时发出最好的性能。
发动机在全负荷下工作时，需获得最大功率和扭矩，这就要求在此工况下，配气机构应保证获得最大进气充量。
吸入的进气越多，发动机发出的功率和扭矩越大。
进气充满气缸的程度，常用充气效率 ( 也称充气系数 ) η v 表示。
即：ηv =M/Mo式中M －进气过程中，实际充入气缸的进气量；Mo －在进气状态下充满气缸工作容积的进气量。
一般情况下发动机充气效率η v 总是小于 l 的。
η v 的大致范围是：四冲程汽油机 0.7 ～ 0.85 ；四冲程非增压柴油机 0.75 ～ 0.90 ；四冲程增压柴油机 0.90 ～ 1.05 。
10.16638/ki.1671-7988.2016.08.047某款汽油发动机阀系设计优化分析张林，惠昭晨（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：为了提升某款汽油机发动机动力性和经济性。
在原发动机凸轮轴型线的基础上进行了设计优化，设计了两种新的凸轮轴型线，为此做了阀系运动学和动力学分析，并作以比较。
关键词：凸轮轴型线；阀系；运动学；动力学中图分类号：U464 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2016)08-144-04A petrol engine valve system design optimization analysisZhang Lin, Hui Zhaochen（Anhui Jianghuai Automotive Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）Abstract:In order to promote a petrol engine, engine performance and fuel economy. On the basis of the original engine camshaft lines for design optimization, design the two kinds of new type camshaft line, do the valves kinematics and dynamics analysis, and to compare.Keywords: The camshaft type line; The valves; kinematics; dynamicsCLC NO.: U464 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)08-144-04前言发动机设计时，凸轮轴型线一直是设计人员关注的重点[1]。
凸轮轴型线不仅关系到发动机的动力性还关系到发动机的经济性，并且设计不优的凸轮轴型线设计直接影响到整机的可靠性[2]。
项目三配气机构教学目标：【知识目标】●本项目同学们将学习配气机构，希望同学们对配气机构的组成，功用，零部件总成。
●希望同学们能够描述气门组的组成及结构、气门传动组的功用、类型、组成。
●了解配气相位与可变气门正时技术【重点内容】1．配气机构的组成，功用，零部件总成。
2．气门组的组成及结构、气门传动组的功用、类型、组成。
【任务导入】配气机构按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和各缸的点火次序的要求.定时开启和关闭各气缸的进、排气门.使可姗混合气及时进人气缸，废气及时从气缸排出。
新鲜空气或可染混合气被吸入气缸越多，则发动机可能发出的功率越大，新鲜混合气或空气充满气缸的程度，用充气效率来表示。
充气效率越高，表明进入气缸内的新鲜空气或可染混合气质量越多，燃烧混合气可能发出的热量越大，发动机的功率越大。
任务一概述基础知识：一、配气机构的功用：图3-1 发动机配气机构功用：发动机配气机构的作用是根据发动机工作次序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭进、排气门, 在进气行程使可燃混合气( 汽油机)或空气( 柴油机) 进入气缸, 在排气行程将燃烧后的废气排出气缸。
二、配气机构的组成：发动机的配气机构由气门组和气门传动组组成。
气门组的功用是封闭进、排气道。
气门传动组的作用是使进、排气门按规定的时刻开闭，且保证有足够的开度，满足发动机的工况要求。
气门组图3-2 气门组结构1-气门锁片2-汽门弹簧座3-气门弹簧4-气门油封5-气门弹簧垫6-气门导管7-气门8-气门座9-汽缸盖二、配气机构的工作过程：图3-3配气机构工作原理图a ) 气门开启 b) 气门关闭1—凸轮轴2—挺柱 3 —推杆4—摇臂轴支座 5—摇臂 6—气门发动机工作时曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转, 当凸轮的凸起部分顶起挺柱时, 挺柱推动推杆一起上行, 作用于摇臂上的推动力驱使摇臂绕轴转动, 摇臂的另一端压缩气门弹簧使气门下行,打开气门,如图3 - 3a 所示。
