氣門彈簧座冷擠壓組合凹模優(yōu)化設計

采用體視檢測、顯微組織觀察、硬度測試、成分分析等分析方法,對氣門彈簧早期失效原因進行分析。結果表明,失效彈簧材料成分和組織基本符合55crsi鋼的技術要求,預先存在的裂紋是導致該批試樣提早失效的根本原因。

本文通過對氣門彈簧工作特點及其典型斷裂失效模式的分析,在此基礎上對過噴引起的氣門彈簧斷裂進行了失效分析,并提出了噴丸工藝改進意見。

介紹了蟻群算法的基本原理、模型和算法實現(xiàn)過程,并對內燃機氣門彈簧進行優(yōu)化設計,其計算結果表明該方法具有工程實用價值.

內燃機的氣門彈簧是承受高頻振動交變載荷的圓柱壓縮彈簧,它的好壞直接關系到內燃機的工作性能。通過對遺傳算法的研究,構造了內燃機氣門彈簧的數(shù)學模型,通過編碼的方法對其進行了尋優(yōu)設計。計算實例表明:遺傳算法用于內燃機的氣門彈簧優(yōu)化設計可獲得較好的參數(shù)優(yōu)化設計結果,與傳統(tǒng)的優(yōu)化方法相比,該方法具有工程實用價值。

對海上平臺雙燃料柴油機氣門彈簧進行了優(yōu)化設計研究,通過對氣門彈簧材質選取、加工工藝、熱處理工藝的策劃研究,理順了制造工藝流程.對氣門彈簧進行了共振和穩(wěn)性驗算,并進行了疲勞壽命試驗,通過實際裝機運行,使用效果超過進口氣門彈簧.

綜合運用機械優(yōu)化理論的優(yōu)化設計方法,通過分析內燃機氣門彈簧優(yōu)化設計的設計變量、目標函數(shù)和約束條件,建立起以內燃機氣門彈簧的質量、高度及防共振性能為目標函數(shù)的多目標優(yōu)化設計數(shù)學模型,對多目標優(yōu)化設計方法進行了探討,并給出了設計實例。算例結果表明該方法具有工程實用價值。

本文分析了柴油汽車發(fā)動機氣門彈簧的作用及使用要求,分析其最優(yōu)化設計的設計變量、目標函數(shù)和約束條件。提出了氣門彈簧最優(yōu)化設計的數(shù)學模型,克服了傳統(tǒng)的試湊法和圖解法的不足,并通過實例進行驗證說明。提高了氣門彈簧的設計效率及設計質量。

氣門彈簧彈力減弱或折斷的原因分析

以氣門彈簧質量最小以及防共振性能最好為目標,以鋼絲直徑、彈簧直徑、彈簧圈數(shù)為設計變量,以彈簧指數(shù)、彈簧強度、彈簧穩(wěn)定性、彈簧尺寸等為約束條件,建立了某內燃機氣門彈簧數(shù)學模型,并應用遺傳算法求解了優(yōu)化結果?？紤]制造誤差的影響,應用蒙特卡羅方法對氣門彈簧的目標函數(shù)、約束條件的概率分布特征等進行穩(wěn)健性分析。分析表明在給定的制造精度下氣門彈簧穩(wěn)健性差,合格率低。重新修正制造精度后,氣門彈簧的穩(wěn)健性能得到了極大的提高。這種方法為氣門彈簧制造精度的確定提供了準確的依據(jù)。

某發(fā)動機運轉初期,突然發(fā)生異響,拆解發(fā)動機發(fā)現(xiàn)氣門彈簧和氣門斷裂。分別對氣門、氣門彈簧進行材質分析,檢測結果正常。通過對氣門彈簧外觀觀察,氣門彈簧工作時內外表面、不同螺旋角和壓縮變形時的切應力分析,從而得出彈簧表面擦傷導致氣門彈簧斷裂,氣門進氣缸內撞擊導致異響及氣門變形、斷裂的結論。

分析某機型改進過程中,由于排氣背壓的增加導致氣門反跳的現(xiàn)象,并對新機型重新校核彈簧特性參數(shù);分析了增加彈簧預緊力對配氣機構運動學和動力學特性的影響,證明適當增加彈簧預緊力能有效地解決反跳問題,并對整個配氣機構特性影響不大。

發(fā)動機氣門彈簧的結構特點及維修要領

本文以變剛度氣門彈簧為研究對象,建立了氣門彈簧、彈簧座的三維有限元組合模型。使用有限元分析軟件,在考慮各組件接觸關系的基礎上,對該氣門彈簧在不同載荷下進行了三維有限元計算。通過有限元仿真計算,快速地得到了變剛度氣門彈簧彈性特性曲線。并依據(jù)氣門彈簧應力計算結果對該彈簧進行了靜強度和疲勞強度校核。

以氣門彈簧質量最小以及防共振性能最好為目標,以鋼絲直徑、彈簧直徑、彈簧圈數(shù)為設計變量,以彈簧指數(shù)、彈簧強度、彈簧穩(wěn)定性、彈簧尺寸等為約束條件,建立了某內燃機氣門彈簧數(shù)學模型,并應用多島遺傳算法得到了全局優(yōu)化結果。應用蒙特卡羅方法,將設計變量處理為具有正態(tài)分布特征的隨機變量,對設計結果進行穩(wěn)健性分析,研究設計變量變異對目標函數(shù)的影響。分析表明:在給定的精度下此設計結果不能保證氣門彈簧的穩(wěn)健性能。應用田口方法重新設計,提高了氣門彈簧的穩(wěn)健性能。

發(fā)動機氣門彈簧多用圓柱形螺旋壓縮彈簧,在氣門關閉過程中用于克服氣門及傳動件的慣性力,保證氣門及時落座并緊密貼合,防止氣門在發(fā)動機振動時產(chǎn)生跳動。本文通過分析其優(yōu)化設計的設計變量、目標函數(shù)和約束條件,提出并驗證優(yōu)化設計的數(shù)學模型,該方法簡便易行,且可以達到預期的設計目的。

彈簧座的沖壓成形工藝及模具設計

氣門彈簧是汽車發(fā)動機的重要元件,其對疲勞和穩(wěn)定性能的要求非?？量?。概述了氣門彈簧用鋼的化學成分、冶煉工藝等對提高彈簧性能的研究進展。著重介紹了硅、錳、鉻、鎳、鉬、鈮及釩等元素對氣門彈簧用鋼的強度、疲勞極限以及抗松弛性能的影響,同時對冶煉工藝中夾雜物控制技術以及彈簧鋼表面處理技術的研究進展進行了系統(tǒng)歸納。

氣門彈簧多為等螺距螺旋彈簧,一般在一個氣門上安裝一個彈簧。在有的汽車發(fā)動機上,為了防止彈簧發(fā)生共振,采用變螺距彈簧(如五十鈴cvr重型貨車發(fā)動機氣門彈簧);在多數(shù)高速發(fā)動機上則采用雙氣門彈簧。變螺距氣門彈簧和雙氣門彈簧安裝的方法要正確,否則它們不能起到應有的作用。1變螺距彈簧氣門彈簧在發(fā)動機工作過程中,容易發(fā)生

根據(jù)極限切應力原理,將模糊設計與優(yōu)化設計理論相結合,推導出氣門彈簧靜強度及疲勞強度模糊可靠度約束條件,建立其質量最輕及防共振性能最好的多目標可靠性優(yōu)化設計數(shù)學模型。利用正弦轉換函數(shù)法對各分目標函數(shù)進行規(guī)格化轉換,引入分目標的最大值與最小值之比作為判斷量級差的依據(jù),進行量值的同數(shù)量級處理。以df4b型內燃機車16v240zjb型柴油機氣門彈簧為實例,基于matlab,引入熵理論,實現(xiàn)復雜零件的模糊可靠性優(yōu)化設計。結果表明,彈簧質量略有減輕,防共振性能明顯增強,疲勞強度可靠度大大提高,優(yōu)化效果良好。

例1故障現(xiàn)象有1輛奧迪q5運動型多功能車,發(fā)動機型號為cad,行駛里程5.3萬km。在行駛中,怠速抖動明顯。故障診斷及排除過程1.用v.a.s5052檢測怠速時,發(fā)動機1缸失火明顯;高怠速時失火現(xiàn)象輕微;2.拆檢火花塞,點火線圈正常;3.拆檢進氣道,發(fā)現(xiàn)進氣門積碳堆積嚴重,清洗積碳并把1缸噴油嘴和4缸噴油嘴調換位置,一切清洗干

闡述了汽車發(fā)動機氣門彈簧的作用,分析其最優(yōu)化設計的設計變量、目標函數(shù)和約束條件,提出了氣門彈簧最優(yōu)化設計的數(shù)學模型,并通過實例進行驗證說明,該模型可提高氣門彈簧的設計效率。

氣門彈簧是為了滿足配氣機構的需求,保證氣門及時關閉、平穩(wěn)落座。同時,抵消配氣機構在工作過程中的慣性力,防止傳動件之間的脫落。通過設計低剛度氣門彈簧,可以有效改善配氣機構所帶來的振動,提高發(fā)動機的舒適性;改善傳動件之間的受力情況,降低傳動件之間磨損程度;同時也可以降低凸輪驅動力矩,減小驅動能耗,保證發(fā)動機輸出更高的有效能量。顯然,氣門彈簧在配氣機構中起到了至關重要的作用。