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所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研
究成果
。
尽我所知
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除了文中特别加以标注和致谢的地方外
,
论文中不包含其
他人已经发表或撰写过的研究成果
,
也不包含为获得武汉理工大学或其它教育
机构的学位或证书而使用过的材料
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与我一同工作的同志对本研究所做的任何
贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意
。
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日期
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本人完全了解武汉理工大学有关保留
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即学校有权
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(
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)
签名:
导师签名:
邙他遵
日期:
9
g
么
武汉理工大学博士学位论文
摘要
汽车空压机的研究有助于空压机部件与汽车整车系统的合理匹配
,
从而保
证其稳定性与效率
。
气阀是空压机的最重要的部件之一
,
气阀的设计合理与否
会直接影响空压机整机工作的可靠性和经济性
。
因此对气阀运动分析是空压机
研究中极其重要的一环
。
本文在研究空压机气阀工作原理的基础上
,
重点分析了簧片阀的结构
、
工
作过程及影响因素
。
在上述深入研究的基础上
,
通过建立空压机气阀运动的数
学模型
,
进气过程流量
、
排气过程流量.簧片阀运动和进排气簧片阀工作过程
的微分方程组
,
揭示气阀的运动规律
;
并运用有限元法和
Ansys
软件探讨对簧
片阀运动的数学模型的求解方法
。
对空压机簧片阀阀片进行受力分析
,
并进行相应边界条件的处理
;
结合相
关实验数据
,
完成了进排气阀片的有限元分析
。
通过对空压机气阀阀片的固有频率与振型
、
阀片工作状况的测试
、
试验和
分析
,
在得到该进
、
排气阀片的固有频率
、
振型的基础上
,
通过空压机整机试
验
,
对阀片的运动参数进行了测量
,
并得到阀片的工作特性
;
将整机试验结果
与理论分析计算进行了对比分析研究
,
验证上述空压机气阀理论计算的合理性
。
从数学建模入手
,
分析影响空压机容积效率的因素
,
对空压机容积效率进
行了理论计算
,
将空压机容积效率理论分析结果与实验结果进行对比分析
,
并
探讨影响空压机容积效率的因素
,
为簧片阀的优化设计提供相应的依据
。
在上述理论计算和实验分析的基础上
,
采用
COSMOSWorks
软件对空压机的
阀片进行了结构优化分析
,
为改善空压机的整机性能提供了理论依据
,
而且通
过实际工程应用表明
,
在提高空压机气阀性能和容积效率方面取得了较为满意
的应用成果.
关键词
:
空压机性能
,
气阀运动
,
动态数学模型
,
结构参数优化
.
武汉理工大学博士学位论文
Abstract
To
guarantee
the
stability
and
efficiency
of
the
car,
the
research
of
the
air
compressor
is
very
important
for
reasonable
matching
of
the
air
8mpressoT
and
whole
car
system.
Air
valve
is
one
of
key
parts
in
the
air
compressor.
Whether
the
design
of
air
valve
is
reasonable
or
not
will
directly
influence
the
volumetric
efficiency
and
working
reliability
of
the
air
compressor.
The
research
on
the
operating
principle
is
the
most
important
field
for
the
air
compressor.
Based
on
the
study
of
the
operating
principle
of
the
valve
slice
in
the
air
compressor,
the
author
analyzed
the
structure,
the
work
process
and
the
influential
factors
of
the
valve
slice.
On
the
foundation
of
the
above-mentioned
thorough
research,
the
movement
mathematics
model
of
the
valve
slice
in
the
air
compressor
is
established.
The
differential
equations
of
the
intake
process
flow,
the
exhaust
flow,
the
movement
and
operation
for
intake
and
exhaust
valves
are
also
presented.
They
have
discovered
the
movement
principle
of
the
valve
slice
in
the
air
compressor.
Then,
by
means
of
the
limited
unites
method
and
Ansys
software,
it
is
revealed
to
solve
the
movement
mathematics
model
for
the
valve
slice
in
the
air
compressor
The
dynamic
analysis
and
treatment
of
the
boundary
conditions
for
the
valve
slice
in
the
air
compressor
are
accomplished.
According
to
related
experimental
data.
the
transient
dynamics
modules
are
analyzed
for
intake
and
exhaust
valves.
From
the
experiment
and
analysis
for
the
natural
frequency,
oscillation,
working
condition
of
the
valve
slice
in
the
air
compressor,
the
author
has
got
the
natural
frequency
and
oscillation
of
the
valve
slice.
By
means
of
experiments
for
the
whole
air
compressor,
the
movement
parameters
of
the
valve
slice
are
measured
and
the
operating
characteristics
obtained.
Making
the
comparison
between
the
results
of
n
/
武汉理工大学博士学位论文
compressor
experiments
and
its
theories
calculations,
the
reasonable
theoretical
calculation
has
been
proved.
The
dynamics
mathematics
modules
are
established,
the
influential
factors
for
the
compressor
volumetric
efficiency
analyzed,
and
the
compressor
volumetric
efficiency
calculated
theoretically
also.
The
author
has
compared
the
experimental
results
with
the
theory
analysis
of
the
volumetric
efficiency
for
the
air
compressor,
and
explored
the
influential
factors
for
the
volumetric
efficiency
of
the
compressor.
They
will
be
the
conesponding
foundation
for
the
optimized
design
of
the
valve
slices.
Based
on
the
above-mentioned
theoretical
calculation
and
experiment
analysis,
the
author
has
optimized
the
structure
of
the
compressor
by
means
of
the
software
COSMOSWorks,
and
got
satisfactory
results
to
improve
the
perfbnnance
of
the
valve
slices
and
the
volumetric
efficiency
of
the
air
compressor.
Key
words:
Performance
of
Air
Compressor,
Movement
of
Valve
Slice,
Dynamic
mathematical
model,
Structural
Parameter
Optimization
Hi
武汉理工大学博士学位论文
目录
摘要
..............................................
Abstract
...................................................................................
第
1
章绪论
.......................................
1.1
问题的提出
.................................
1.2
空压机国内外研究现状
.....................
1.3
空压机气阀运动分析与数学模型的研究概况
1.4
I
II
3
6
本文主要研究内容和课题支撑
1A1
本文的主要工作
...................................................7
1.4.2
本文的课题支撑
.................................................
8
簧片阀的动态特性的研究
..............................................
9
活塞式机的气阀工作原理
・・
•
・・
•
・・・・・
••••••••••
・
•
♦・・
•
・
••••
・・
•
・
•••
・・・・・
•••••
・・・・
•••
♦・・・
•
・
•••
・・
••
9
簧片阀的工作过程及影响因素
.......
2.2.1
簧片阀的结构
..................
222
簧片阀的工作过程
.............
2.2.3
影响簧片运动的主要因素
......
23
本章小结
............................
第
3
章
簧片阀运动数学模型的建立
.........
3
・
1
簧片阀运动的数学模型
..............
3
・
2
进排气过程流量微分方程
...........
321
进气过程流量微分方程
........
322
排气过程流量微分方程
........
3.3
簧片阀运动微分方程
................
3
・
4
进排气簧片阀工作过程微分方程组
…
.
本章小结
............................
簧片阀运动数学模型的有限元法求解
簧片阀的边界条件的分析与处理
・
“
・・・
4.1.1
阀片的受力分析
................
4.1.2
边界条件的处理
...............
第
2
章
2,1
2.2
3.5
第
4
章
44
7
12
12
12
15
16
17
17
20
21
24
25
28
29
30
33
33
34
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