雙轉(zhuǎn)子活塞式高功率密度發(fā)動(dòng)機(jī)力學(xué)特性研究

項(xiàng)目首次提出并研究了氣缸動(dòng)態(tài)擴(kuò)容和倍頻做功的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想，通過(guò)改變氣缸布置形式來(lái)改善機(jī)構(gòu)的力矩轉(zhuǎn)換特性，本項(xiàng)目研究成果將為設(shè)計(jì)新型高功率密度發(fā)動(dòng)機(jī)提供力學(xué)設(shè)計(jì)理論依據(jù)。 項(xiàng)目研制期間主要完成了大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度的方法研究，提出了一種新型的功率傳輸機(jī)構(gòu)，研究了氣缸、活塞結(jié)構(gòu)形狀與做功頻率之間的關(guān)系，研究了氣缸容積動(dòng)態(tài)擴(kuò)容原理以及氣缸不同布置形式的傳力特性。研究了轉(zhuǎn)子活塞結(jié)構(gòu)形式與力矩轉(zhuǎn)換特性，分別對(duì)于幾種活塞的力矩傳遞特性建立了數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了深入的特性研究。對(duì)多種功率傳輸機(jī)構(gòu)的傳力特性作了定量分析，分別建立了凸輪式功率傳輸機(jī)構(gòu)、內(nèi)、外擺線(xiàn)功率傳輸機(jī)構(gòu)、周擺線(xiàn)功率傳輸機(jī)構(gòu)以及擺盤(pán)的功率傳輸機(jī)構(gòu)的傳力特性研究模型，研究了傳動(dòng)角的大小和變化規(guī)律，為確定功率傳輸機(jī)構(gòu)的最優(yōu)選型提供依據(jù)。 建立了功率傳輸機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)特性分析，項(xiàng)目建立了功率傳輸機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模型，對(duì)于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析，分析了內(nèi)燃機(jī)氣缸容積變化規(guī)律與燃燒爆炸做功過(guò)程的關(guān)系，綜合考慮氣缸容積變化規(guī)律與功率傳輸機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程的關(guān)系，分析了各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生慣性力大小和方向變化規(guī)律， 設(shè)計(jì)了新型高功率密度轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，研究了旋轉(zhuǎn)慣性力矩自平衡結(jié)構(gòu)形式，研究了運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)慣性力矩，設(shè)計(jì)了反向同步運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式，研究了轉(zhuǎn)子活塞組件慣性力矩大小及變化規(guī)律，研究了功率傳輸機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件慣性力和慣性力矩變化規(guī)律；確定了變速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件反向?qū)D(zhuǎn)同步運(yùn)動(dòng)構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式，分析了總體慣性力系大小及變化。 完成了新型功率傳輸機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理樣機(jī)的動(dòng)力特性測(cè)試及驗(yàn)證。項(xiàng)目研制新型功率傳輸機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理樣機(jī)，搭建了動(dòng)力特性測(cè)試環(huán)境，對(duì)于新型功率傳輸機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)特性測(cè)試。 項(xiàng)目研究對(duì)于創(chuàng)新功率傳輸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化部件設(shè)計(jì)以及拓展新型功率傳輸機(jī)構(gòu)構(gòu)型夯實(shí)了理論基礎(chǔ)。 2100433B

提高發(fā)動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率以及發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人員追求的永恒目標(biāo)。傳統(tǒng)的基于曲柄滑塊式功率傳輸機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其潛力挖掘已經(jīng)接近極限，唯有創(chuàng)新設(shè)計(jì)新的功率傳輸機(jī)構(gòu)才可能取得突破。本項(xiàng)目組提出了一種新型環(huán)形串聯(lián)氣缸雙轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，圍繞該發(fā)動(dòng)機(jī)的若干關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展以下工作；大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度的方法研究、轉(zhuǎn)子活塞結(jié)構(gòu)形式與力矩轉(zhuǎn)換特性研究、功率傳輸機(jī)構(gòu)的傳力特性研究、功率傳輸機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與動(dòng)力學(xué)分析、旋轉(zhuǎn)慣性力矩自平衡結(jié)構(gòu)形式研究、新型功率傳輸機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理樣機(jī)的動(dòng)力特性測(cè)試驗(yàn)證等工作。本項(xiàng)目首次提出氣缸動(dòng)態(tài)擴(kuò)容和倍頻做功的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想，為大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度指明了方向，提出的通過(guò)改變氣缸布置型式來(lái)改善機(jī)構(gòu)的力矩轉(zhuǎn)換特性，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率之目的，工程上是一種行之有效的手段。本項(xiàng)目研究成果將為設(shè)計(jì)新型高功率密度發(fā)動(dòng)機(jī)提供力學(xué)設(shè)計(jì)理論依據(jù)，意義重大。

旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是指燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)。又叫做轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域。

轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)（Wankel Engine、Rotary Engine）是由德國(guó)人菲加士·汪克爾（Felix Wankel，1902-1988）所發(fā)明，他在總結(jié)前人的研究成果的基礎(chǔ)上，解決了一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，研制成功了第一臺(tái)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制壓縮和排放，與傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)迥然不同。