小型雙轉子發(fā)動機結構設計與特性分析.pdf

1、近年來，無人機、單人飛行器等新型高緊湊性移動平臺蓬勃發(fā)展，動力裝置是這些平臺的核心?；瘜W電池難以滿足這些機械系統(tǒng)對能源的要求。若使用內燃機作為微型能源系統(tǒng)的原動機將具有：能量密度高、工作穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點。因此，設計一種適用于中小型移動平臺的小型內燃機具有重要的意義。
　　論文所研究課題來源于部委級項目，針對往復式活塞發(fā)動機存在的不足和現(xiàn)有雙轉子發(fā)動機在小型化過程中的種種困難，提出了一種新的小型雙轉子發(fā)動機設計方案。這種雙轉子發(fā)

2、動機的特有的結構特征使得其比現(xiàn)有的雙轉子發(fā)動機更容易實現(xiàn)小型化。圍繞這種新的結構進行發(fā)動機輔助系統(tǒng)的設計、理論分析、仿真實驗，為小型雙轉子發(fā)動機的進一步研究提供了重要的理論依據(jù)與指導。概括起來，論文工作主要體現(xiàn)在以下四個方面：
　?。?）從原理上講雙轉子發(fā)動機主要分為差速機構和動力缸體兩個部分，以往的發(fā)動機設計中，差速機構和動力缸兩個部分在機械結構上是兩個較為獨立的機構。本文設計了一種新的適用于雙轉子發(fā)動機的新型結構，這種結構的主

3、要特點是在機械結構上把雙轉子發(fā)動機中原本分離的兩個部分結合起來。新的設計方案結構完全對稱、節(jié)省空間、簡化機構、裝置運動可靠性高、便于小型化。
　?。?）設計了完整的一套適用于小型雙轉子發(fā)動機的輔助系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)包括飛輪、配氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和起動系統(tǒng)。在配氣系統(tǒng)設計過程中，證明了小型雙轉子配氣過程與凸輪形狀無關，此外還證明了小型雙轉子發(fā)動機易于實現(xiàn)幾個典型熱力學循環(huán)之間的轉換。
　?。?）建立了小型雙轉子發(fā)

4、動機運動學和其在理想奧拓循環(huán)下工作的數(shù)學模型，利用這一數(shù)學模型對小型雙轉子發(fā)動機的功率輸出進行分析。發(fā)現(xiàn)小型雙轉子發(fā)動機的在功率輸出時仍存在一定程度的泵氣損失。建立小型雙轉子發(fā)動機的虛擬樣機模型，用小型雙轉子發(fā)動機的虛擬樣機得到了一部分的運動特性，并得到了小型雙轉子發(fā)動機的空載啟動特性。
　?。?）用有限元方法對小型雙轉子發(fā)動機進行分析，得到了小型雙轉子發(fā)動機的模態(tài)特征，將其模態(tài)特征與傳統(tǒng)雙轉子發(fā)動機進行比較，發(fā)現(xiàn)小型雙轉子發(fā)動機