摆盘发动机动力平衡的优化设计

在对摆盘发动机进行动力学分析的基础上,通过确定设计变量、选择目标函数,给出约束条件,建立动力优化的数学模型.并以某一型号摆盘发动机为例,分别给出限定振动力和限定振动力矩两种约束条件下不同的目标函数,并用二次规划法对摆盘发动机动平衡进行优化,最后比较两种目标函数下的优化结果.结果表明,在保证下降百分比一定的情况下,利用限定振动力矩这一约束条件所得到的优化结果要好于限定振动力所得到的结果,从而更有利于控制发动机机架的振动和降低噪声.     

发动机激励下车辆传动系统动载研究

发动机激励下的传动系动载是引起轴和齿轮损坏、断裂的主要原因,文中将传动系轴段上的动载分为轴段附加转矩和平均转矩两部分,根据传动系扭振的轴段角似移响应,推导发动机激励下轴段和齿轮动载的理论计算公式,并给山判断传动系统齿轮齿面敲击的方法。以某车辆传动系为算例,进行发动机激励下系统动载计算和试验验证,分析传动系中盖斯林格弹性联轴器的减振效果。旨在对传动系载荷特性进行预测,为系统的动力学设计或改进提供理论依据。     

基于0.5谐次扭振的内燃机故障诊断研究

依据内燃机轴系测点扭振与各缸激振力矩的关系式,利用0．5谐次扭振的幅值与相位特性,进行内燃机各缸作功状态监测和拉缸故障诊断。以6135柴油机为对象的应用研究验证利用0．5谐次扭振确定故障阈值方法的实用性和诊断准确性。对6240柴油机的实例分析表明,不仅可以利用0．5谐次扭振相位角准确判断出内燃机拉缸缸号,还可利用其幅值反映拉缸故障程度。因此,利用0．5谐次扭振对内燃机进行一级诊断和三级诊断具有较强的工程应用价值。     

内燃机产品的可靠性不容忽视

正内燃机产品的可靠性,关系到国家节能减排方针政策的实施,关系到消费者的安全和利益,以质量保证数量,以可靠性决定市场规模,可靠性是未来内燃机的核心竞争力的体现。2013年7月,北京将正式实施国IV排放标准,日益严格的排放法规对内燃机行业是一个双重压力,节能减排的同时必须保证内燃机的可靠性要求,才能达到环保和市场的双赢,行业才得以可持续、健康发展。目前,中国的内燃机产量约占世界产量的1/4,内     

瞬态工况壁面温度对燃烧噪声的影响

研究了直喷式柴油机瞬态工况壁面温度对燃烧噪声的影响机理。开展内燃机瞬态工况测试技术和测试方法研究,通过对瞬态与稳态过程的壁面温度差异的研究分析,从气体动力载荷和高频压力振荡两方面分析研究瞬态噪声与稳态噪声产生差异的机理。瞬态工况壁面温度高于同负荷同转速的稳态工况。壁面温度的差异导致两种工况下滞燃期的改变,影响燃烧压力和缸内压力升高率以及压力高频振荡的频率和幅值。结果表明,瞬态与稳态工况壁面温度的差异影响到动力载荷与压力高频振荡,是两种工况下燃烧噪声产生差异的主要二级影响因素之一。     

基于神经网络发动机模型的动态三参数换挡规律

精确的发动机动态模型是制定换挡规律并实现车辆动力传动系统最佳匹配的基础。采用神经网络辨识的方法建立发动机动态转矩和油耗模型;并在此基础上提出基于该模型的动态三参数换挡规律计算方法。该方法在AMT样车开发中的应用表明：与两参数换挡规律相比,基于神经网络发动机模型的动态三参数换挡规律可使自动变速汽车具有更好的动力性和燃油经济性。     

发动机气门的动力学计算

建立发动机气门振动的运动微分方程,该模型杆端作支承运动,考虑阻尼和较复杂的边界条件。支承运动根据凸轮轮廓曲线或实测数据拟合成富氏级数,以便进行简谐运动分析。考虑阻尼较小,用摄动方法求出气门运动的近似解析解。这项工作为工程计算提供一种便捷的实用方法。     

基于改进型蚁群算法的内燃机配气凸轮机构型线动力学优化设计

针对内燃机配气机构工作时的振动、冲击和噪声问题,建立内燃机配气凸轮机构型线的动力学数学模型。对蚁群算法在内燃机配气凸轮机构型线参数优化设计进行详细分析,并对蚁群算法存在的容易陷入局部解问题,将蚁群算法和遗传算法进行有效地结合,使得改进后的蚁群算法能够高效率地对内燃机配气凸轮机构型线参数进行优化设计：运用改进型蚁群算法和Matlab语言,对内燃机配气凸轮机构型线数学模型进行仿真优化计算,与原设计相比,仿真结果表明,丰满系数提高,动态最大正加速度在上升段降低,在下降段增加,动态最大负加速度降低,使得系统动态速度和动态加速度趋于平稳,有效地减少了内燃机配气机构的冲击振动,提高了内燃机的动力性能。     

提取内燃机燃烧压力高频成分进行压力高频振荡研究

研究内燃机缸内压力高频振荡的机理以及压力高频振荡对燃烧噪声的影响。利用小波分析技术确定缸内压力高频振荡出现的范围,从而确定了燃烧室空腔声模态模型的对应曲轴转角范围。用声响应法和有限元法分别测量和计算不同曲轴转角下燃烧室空腔声模态,并对测量值和计算值对应曲轴转角进行了温度修正,模态试验结果与有限元计算结果较吻合。并对测量的缸内燃烧压力信号和噪声信号进行了分析。研究结果表明：缸内燃烧压力高频振荡是燃烧室的多阶共振频率受到激励引起共振的结果,燃烧压力高频振荡是影响燃烧噪声的重要因素。     

转子系统动力优化设计的逆摄动法

根据广义特征值振动扰动及其逆问题理论,借鉴结构矩阵摄动理论,利用逆求思想,提出一种动力优化设计逆摄动法。用以求解考虑强度、刚度、频率禁区、强迫振动等因素影响及以有限元法为分析手段的转子系统的复杂动力优化问题。将其与数学规划法或准则法以及结构摄动法相结合运用,尽可能地避免重分析,亦便于工程技术人员应用和发挥能动性。文后给出了若干典型算例及实例计算验证。本方法可推广用于其他机械系统或工程结构的动力优化设计。     

双活塞式液压自由活塞发动机运动特性

双活塞式液压自由活塞发动机是将内燃机与液压泵集成为一体的新型动力机械。依据双活塞式液压自由活塞发动机样机活塞组件动力学模型,推导出活塞组件的自激振动方程;运用相轨迹法研究了活塞组件系统的稳定性,以及活塞组件的幅频特性;提出液压自由活塞发动机稳定运行的必要条件,以及通过负载特性确定活塞组件稳态工作频率的方法。     

面向MEMS制造的高速精密定位平台的动力学仿真和结构设计

基于音圈电动机直驱,提出一种采用新型弹性解耦机构的2自由度笛卡儿坐标高速高精度定位平台。该平台将电动机放置在基座上,使运动惯量大大减小,从而使实现定位平台的高速高精密运动成为可能。阐述了该定位平台的弹性解耦原理,采用有限元分析与机械系统动态仿真相结合的方法,对定位平台的高速动力学行为进行研究。通过机构的刚体和弹性动力学分析,基于定位平台的动态响应,对弹性解耦机构中的关键部件——弹簧,进行动态优化设计。详尽地探讨了铰链弹性对弹簧刚度和预载选配的影响,以及弹簧刚度和预载对定位平台运动的影响规律,并给出弹簧刚度和预载的匹配曲线,从而为该类制造装备的动力学设计和样机建造奠定了重要理论基础。精度试验表明,该高速精密定位平台的各项指标均达到了设计要求,证明了设计理论的正确性。     

内燃式水动力系统方案设计与仿真结果

提出了一种内燃式水动力系统,该系统集成了内燃机与柱塞式水泵技术。针对三种典型的内燃式水动力系统,着重论述了系统方案、工作机理、工作特点及研发中的关键问题。通过数值模拟可知,该系统与传统的活塞式内燃机—柱塞式水泵能量组合系统相比,燃油消耗率全工况相对改善12％～42．78％,有效热效率全工况相对改善13．63％～74．75％,运转不均匀度全工况相对改善4．66％～15．57％,输出压力全工况相对改善15．21％～76．61％, 输出流量全工况相对降低0．69％～2．13％。     

基于流场动力学特性的发动机稳流数值试验研究

对化油器式四冲程汽油机最大气阀升程时的流场动力学特性进行了三维稳态数值模拟。将化油器柱塞半开和全开两种情况的内流特性进行了对比,结果表明,化油器腔体内部周围出现了低压区,柱塞全开时比半开时的低压更低,但全开时的流速比半开时大,速度最大值均发生在喷嘴两侧喉口处,进气直管入口段及缸内均呈现明显的双涡结构,但柱塞半开时的双涡结构呈现出明显不对称性,距缸盖底面两倍缸径处气流速度均存在不均匀性,压力场与速度场表现出相同的特性,稳流数值试验是对发动机台架试验的一种有益补充。     

STEADY-STATE AND IDLE OPTIMIZATION OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE CONTROL STRATEGIES FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLES

A novel steady-state optimization （SSO） of internal combustion engine （ICE） strategy is proposed to maximize the efficiency of the overall powertrain for hybrid electric vehicles, in which the ICE efficiency, the efficiencies of the electric motor （EM） and the energy storage device are all explicitly taken into account. In addition, a novel idle optimization of ICE strategy is implemented to obtain the optimal idle operating point of the ICE and corresponding optimal parking generation power of the EM using the view of the novel SSO of ICE strategy. Simulations results show that potential fuel economy improvement is achieved relative to the conventional one which only optimized the ICE efficiency by the novel SSO of ICE strategy, and fuel consumption per voltage increment decreases a lot during the parking charge by the novel idle optimization of ICE strategy.     

基于混合算法的内燃机曲柄连杆机构复合目标选配

在曲柄连杆机构的选配中,为实现在多种装配要求的条件下,对多对零部件同时进行选配,并使剩余的零部件数量最少的复合目标,以提高曲柄连杆机构各零部件的选配成功率和装配质量,建立了复合目标选配的目标函数,确定了约束条件。针对该组合优化问题的特殊性,对传统的基于遗传算法和模拟退火算法的混合算法进行了改进,提高了在初始种群产生阶段进行定向变异的方法,以提高初始种群的平均适应度;并设计了特定的编码方式、交叉运算和变异运算,建立了曲柄连杆机构的复合目标选配方法。最后对该方法进行了有效性验证。     

直喷式柴油机燃烧系统的均匀试验设计研究

在SD195柴油机涡流室改直喷过程中,采用了均匀设计试验法优化柴油机性能,用均匀设计表安排了采用浅W燃烧系统柴油机的燃烧室尺寸、油嘴喷孔直径和油嘴伸出量对性能影响的试验,经回归分析得到了最佳的试验结果。用单因素试验法分析了诸因素对性能的影响规律,发现燃烧室尺寸对性能有重大影响,在考虑交互作用情况下,油嘴孔径、伸出量的参数选择时要综合考虑燃烧室尺寸,试验最终获得良好效果。同时证明了均匀设计法的有效性,表明均匀设计试验法是安排多水平试验的良好方法。     

现代机械产品设计在新产品开发中的重要作用--兼论面向产品总体质量的"动态优化、智能化和可视化"三化综合设计法

机械设备正在向高效化、精密化、智能化、集成化、数字化方向发展,对机械设备的设计质量提出了愈来愈高的要求,现代机械产品设计在新产品开发中起着头等重要的作用.讨论了产品广义质量所包含的内容,阐明了产品的设计对产品综合广义质量(包括结构性能、工作性能与制造性能)的重要影响.提出了一种基于动态优化设计、智能化设计与可视化设计(局部虚拟设计)的三化综合设计法,介绍了该法的主要内容和特点,所提出的这种方法可以在较大程度上满足用户对产品综合广义质量的要求.该法已在某些新产品开发中加以应用,取得了良好的效果.     

发动机零部件磨损量的光谱测量数值分析与试验研究

建立新发展的分析模型,采用适当的数值计算方法,对光谱分析数据进行处理,以得到发动机各零部件在运行过程中的实际磨损量,并将这一技术应用于发动机零部件磨损试验。初步验证了这一技术应用于发动机摩擦、磨损分析、试验研究和运行监测、故障预测诊断的可能性,为今后发动机摩擦、磨损分析、试验研究和运行监测及故障预测、诊断提供了有益的途径。     

机械系统动态优化设计的复合遗传算法

针对机械系统动态优化设计的工程问题,提出了一种新的人工智能优化方法——复合遗传算法。该方法在遗传算法的操作中增加改造操作,较大地提高了寻优效率。基于概率论完成了该方法更高效寻优机理的理论分析。数值分析结果表明,该方法结果正确,算法简洁。