【摘 要】
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针对全可变气门的落座冲击问题,本文提出了一种落座缓冲式电磁全可变气门方案,该系统在全柔性化调节气门运行参数的基础上,还可以实时调节可变气门的阻尼系数,实现气门的落座缓冲。针对其中的主要部件电磁直线执行器和磁流变缓冲器开展了性能分析、结构设计、有限元仿真、试验验证和结构优化等研究。本论文的主要工作和研究成果包括以下几个方面:(1)提出了落座缓冲式电磁全可变气门的总体设计方案。开展了总体设计需求分析和
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针对全可变气门的落座冲击问题,本文提出了一种落座缓冲式电磁全可变气门方案,该系统在全柔性化调节气门运行参数的基础上,还可以实时调节可变气门的阻尼系数,实现气门的落座缓冲。针对其中的主要部件电磁直线执行器和磁流变缓冲器开展了性能分析、结构设计、有限元仿真、试验验证和结构优化等研究。本论文的主要工作和研究成果包括以下几个方面:(1)提出了落座缓冲式电磁全可变气门的总体设计方案。开展了总体设计需求分析和总体方案设计,为后续落座缓冲式电磁全可变气门的设计奠定基础。(2)基于理论分析和电磁场有限元分析,完成了落座缓冲式电磁全可变气门的结构设计。针对落座缓冲式电磁全可变气门的两个主要部件电磁直线执行器和磁流变缓冲器进行了理论分析,主要包括电磁力和缓冲力的理论分析以及不同结构参数对电磁力和缓冲力输出影响规律的分析。建立了电磁直线执行器和磁流变缓冲器的电磁场有限模型并完成了电磁场有限元分析,完成了对电磁直线执行器的参数化设计。(3)基于磁场和流场的多物理场耦合有限元仿真完成了对磁流变缓冲器的性能分析,获得了磁流变缓冲器缓冲力的静态特性和动态特性,并完成了磁流变缓冲器的参数化设计。分析了不同结构参数对于磁流变缓冲器缓冲力的静态和动态特性的影响规律,为后续的结构优化奠定了基础。(4)试制了落座缓冲式电磁全可变气门的原理样机,通过试验开展了性能验证研究。搭建了落座缓冲式电磁全可变气门的试验台架,包括电磁直线执行器的电磁力特性试验台架、磁流变缓冲器的缓冲力测量试验台架和落座缓冲试验台架。完成了对电磁直线执行器、磁流变缓冲器的电磁力特性、缓冲力输出特性的验证,同时完成了对落座缓冲式电磁全可变气门落座缓冲性能的验证。(5)建立了磁流变缓冲器的优化模型,并根据之前的分析结果进行了磁流变液和磁流变缓冲器材料的优化,并选定Nelder-Mead作为优化算法,以磁流变缓冲器的可调系数作为优化目标,分别选取活塞直径、活塞杆直径、环形间隙宽度和有效长度等作为优化变量,完成了磁流变缓冲器的结构参数优化。
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