考虑凸轮-阀门系统动态特性的优化凸轮外形设计

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摘要：
 在这篇文章中，考虑阀门系统的动态特性的情况下，研究一种应用于OHV型凸轮-阀门火车的最优凸轮外形设计方法。当设计一个内燃机的凸轮外形时，最好把阀顶面积尽可能扩大并且阀门最大加速度与停止速度低至凸轮角度之内。但是据我们所知，这些特点是互相冲突的。优化设计，必须在两者之间做出选择。另一个重要因素是阀门的设计应避免异常阀跃迁和跳跃。众所周知，跃迁和跳跃与阀门动态特性息息相关。
 在这篇文章中，提出了设计优化凸轮外形的两步优化技术的建议。第一步，在满足所有的限制的同时，以最大限度制成最大化阀顶区域而没有造成异常阀的方法。如凸轮角度，最大加速度阀，凸轮角度两端的位移。第二步，为了减小凸轮的加速度，在第一步中获得的较小修改的凸轮保持最大限度的阀面积和满足约束条件。
 为了证明这种的有效的优化方法，阀门运动促使优化凸轮不仅模拟了四自由度的模式，而且还实验性的进行了测试，结果被测量阀门的运动与模仿结果一致。优化凸轮的阀门运动与那些比较原始的凸轮相比，增加了阀控式面积的8.6%，同时减少了最大凸轮加速度的28.7%。另外，优化凸轮减少了凸轮-阀门运行速度中跳跃的发生。
介绍：
 引擎发展的主要趋势之一是增加操作速度。随着发动机转速的增加，凸轮-阀门设计及其动态特性变得更重要。一个良好的凸轮-阀门系统必须在正确的时间打开和关闭，阀门停止速度必须安静运行，并且阀门加速度要低，以减少惯性作用力，否则可能造成磨损所有接触面的问题。当阀门运行在一个相对低转速，动态效应不明显的情况下时，运动学分析不足以预测阀的行动。但如果运行速度变得很高，动态特性的阀系统则发挥更重要的作用。弹簧激增现象也已经越来越重要，但有时会造成阀的不规则运动，如跃迁和跳跃。因此，为了得到更准确的阀门运动特性，弹簧激增现象必须加以考虑。另外，因为凸轮形状直接影响阀门运动，所以凸轮优化中考虑阀门动态特性可以大大提高阀门的运动。

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