扇齒發(fā)動機動力傳輸系統(tǒng)的研究.pdf

1、當今,內(nèi)燃機使用廣泛而且能源日益緊張,提高內(nèi)燃機效率迫在眉睫。傳統(tǒng)內(nèi)燃機以曲柄連桿機構(gòu)作為動力轉(zhuǎn)換裝置,機械效率不高。為此梁錫昌教授在現(xiàn)有發(fā)動機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了一種新型結(jié)構(gòu)的發(fā)動機——扇齒發(fā)動機(專利號ZL02133601)。該發(fā)動機采用齒輪齒條機構(gòu)進行動力轉(zhuǎn)換,由于齒輪齒條機構(gòu)傳動效率高達97％,比曲柄連桿機構(gòu)的傳動效率高10%,扇齒發(fā)動機的總效率比傳統(tǒng)發(fā)動機高4%。扇形齒輪齒條轉(zhuǎn)換機構(gòu)是扇齒發(fā)動機的創(chuàng)新點,本文主要對該機構(gòu)做了理論

2、的研究,設(shè)計出了扇齒發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)換裝置的模型樣機,還基于ADAMS的動力學仿真、基于ANASYS的靜力學有限元分析和實驗研究等方面對樣機進行了比較系統(tǒng)的分析和研究。本文研究的主要內(nèi)容可以概括如下:①介紹現(xiàn)有的各種發(fā)動機的動力傳輸系統(tǒng),詳盡的分析了各種動力傳輸發(fā)動機的特點,效率,以及國內(nèi)外在這些傳動系統(tǒng)的研究和研制狀況及趨勢,提出了本文的研究內(nèi)容。②介紹了扇齒發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和傳動原理,對扇齒發(fā)動機傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程、結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新進行了描述

3、,并對齒輪齒條的傳動效率進行了分析,總結(jié)出了扇齒發(fā)動機的特點。對扇齒發(fā)動機的運動過程進行了分析,發(fā)現(xiàn)運動中換向時候存在不可靠之處。結(jié)合凸輪機構(gòu)的特點,設(shè)計出了相應的凸輪機構(gòu),理論上解決了換向時候存在的問題。③利用三維設(shè)計軟件Proe建立了扇齒發(fā)動機主要傳輸機構(gòu)部件實體模型并對所建的實體模型進行裝配。將裝配模型轉(zhuǎn)換到ADAMS軟件中,通過定義各種轉(zhuǎn)動副、約束副和定義碰撞,建立起扇齒發(fā)動機動力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的虛擬樣機模型,對虛擬樣機定義運動和施加

4、載荷進行運動仿真,得出各零部件隨時間的運動關(guān)系圖、受力圖、嚙合力時域和頻域曲線圖。通過動力學仿真驗證出扇齒發(fā)動機動力傳輸結(jié)構(gòu)的合理性。④對ANSYS軟件及其新一代產(chǎn)品ANSYS Workbench進行了介紹,應用ANSYS Workbench對扇齒發(fā)動機動力傳輸機構(gòu)模型中的關(guān)鍵部件(扇形齒輪、齒條)進行靜力有限元分析,得出各部件的最大應變、應力及位移等值線圖。根據(jù)圣維南定理對扇齒發(fā)動機進模型行簡化、添加固定約束建立起有限元模態(tài)分析模型,