车辆工程毕业设计论文-美国emd机车柴油机供油凸轮与国产内燃机车供油凸轮的对比分析

车辆工程毕业设计论文-美国emd机车柴油机供油凸轮与国产内燃机车供油凸轮的对比分析内容摘要：

的变体。 唯一不同之处是它使用锥体表示数据 ：圆柱形是条形图或柱形图的变体。 唯一不同之处是它使用圆柱体表示 数据 ：圆环图大体上和饼状图相似，只是不局限于单一的数据系列。 每一个系列使用的圆环的一个环表示数据，而不是饼状图的片 ：在折线图中，对于每一个 X的值，都有一个 Y值与其对应，像一个数学 函数一样。 折线图常用于表示一段时期内的变化 ：饼状图的绘制局限于一个单一的数据系列，并且不能显示更复杂一点的 数据系列。 但是，饼状图通常非常生动，容易理解 ：棱锥图是 条形图或柱形图的变体。 唯一不同之处是它使用棱锥表示数 大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 7 据 ：雷达图表示由一个中心点向外辐射的数据。 中心是零，各种轴线由中 心扩展出来 ：股价图常用于绘制股票的价值 ：曲面图可以用二维空间的连续曲线表示数据的走向 散点图： XY 散点图通过把数据描述成一系列的 XY 坐标值来对比一系列数据。 散点图的一个应用是表示一个实验中的多个实验值 此外， Excel 还是强大的公式、函数和数据分析工具。 公式可以用来执行各运算，如加法、减法或比较工作表数值。 它可以引用同一工作表中的其他 单元格、同一工作簿中不同工作表中的单元格，或者其他工作簿的工作表中的单元格。 公式由运算符、常量、单元格引用值、名称和工作表函数等元素构成。 函数是预定义的内置模式，可以在公式中直接调用。 其格式是：函数名（参数 1，参数 2„） Excel 提供了 300 多个函数，涉及到数学、统计学、财务等各个方面，功能比较齐全，可以进行各种复杂的计算、检索和数据处理。 数学函数如 ROUND（四舍五入函数）、 ABS（取绝对值函数）等。 统计函数如 AVERAGE（算术平均值函数）、 SUM（求和函数）等。 日期和时间函数如 TODAY（ 当前日期函数）、 NOW（当前日期和时间函数）等。 逻辑函数如 AND（逻辑与函数）、 NOT（逻辑非函数）、 OR（逻辑或函数）等。 Excel中常用的数据分析工具有模拟运算表、单边量求解、规划求解等，这些工具在办公，工程实践中均有重要应用。 本章小结 本章主要介绍了本此研究涉及到一些软件并介绍了这些软件的一些主要功能应用， Auto CAD 是美国 Autodesk 企业开发的一个交互式绘图软件，是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形 ，本文中主要应用了 Auto CAD 的二维绘图功能，利用实测相关数据绘制了供油凸轮的外廓型线图，凸轮轴二维视图。 Excel是微软公司 Office 办公软件中的一个组件，可以用来制作电子表格、完成许多复杂的数据运算，能够进行数据的分析，具有强大的制作图表的功能。 Excel 中提供了 300多个函数，涉及到数学、统计学、财务等各个方面，功能比较齐全，可以进行各种复杂的计算、检索和数据处理。 本文应用 Excel 的这些重要功能，对得到的实测数据进行了计算分析，同时利用其自带的图表功能，模拟生成了相关的特性曲线图。 Auto CAD、 Excel等软件的使用 从侧面说明本次研究的准确性，可行性。 大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 8 第三章 EMD 机车 16V265H 型柴油机供油凸轮的分析研究 机车柴油机供油凸轮介绍 供油凸轮是柴油机喷油泵组件之一，供油凸轮的外形对供油特性有重大影响，它是柱塞几何供油规律的主要决定因素，在一定程度上影响到喷油规律。 凸轮外形决定了柱塞运动的速度和加速度，对高压系统的瞬时最高油压、供油持续期、供油量、雾化质量及剩余油压等有密切关系，同时也对运动零部件的加速度和惯性力有直接影响，这关系到凸轮和滚轮的工作可靠性 [2]。 国内干线机车柴油 机的供油凸轮大多采用几何供油凸轮。 如大连机车厂生产16V240ZJB柴油机采用的是凹面三圆弧供油凸轮；早期从美国 GE公司引进的 ND5型机车柴油机采用的也是凹面三圆弧供油凸轮。 几何型面供油凸轮由于型线简单，易于设计，便于加工，且能满足一般柴油机的性能要求，因而至今仍被广泛应用。 供油凸轮是柴油机燃油喷射系统的主要部件之一，凸轮型线设计的是否合理，对喷油性能和整机性能都有很大的影响。 所以供油凸轮设计应满足如下需求 [1]： （ 1）具有较高的平均速度和较宽的高平均速度范围，以便获得较高的喷油压力和较短的喷油持续时间； （ 2）具有较好的速度特性，以便获得良好的喷油规律和卸载性能； （ 3）加速度曲线应连续，保证工作平稳，负加速度不应过小，避免凸轮和滚轮脱开和弹簧负荷过大； （ 4）凸轮和滚轮之间的接触应力不应超过材料的许用值； （ 5）凸轮轴应有足够的刚度； 美国 EMD 机车柴油机供油凸轮分析 EMD 机车供油凸轮的参数确定 对于引进的 16V265H型柴油机供油凸轮轴型面数据外商是不提供的；为此，我们通过现场的调研与取样，对该供油凸轮轴型面进行了精密测量，测量是在德国产凸轮轴型面测量仪上进行的，升程精度为。 测得的供油凸轮升程表如表 31所列，最终确定了图 31供油凸轮型线图 [3]。 大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 9 表 31 美国 EMD 机车供油凸轮升程表 凸轮转角 /（176。 CaA） 升程 /mm 凸轮转角 /（176。 CaA） 升程 /mm 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 图 31 EMD 机车柴油机供油凸轮型线图 由图 31可知，该供油凸轮的升程持续角度为 176。 ， 176。 的最大升程持续角度，凸轮下降阶段持续角度为 176。 ，总的持续角度为 249176。 供油凸轮的基圆半径为，基圆尺寸比较大，有利于降低凸轮、滚轮间的接触应力，增加凸轮轴刚度。 大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 10 也实测了供油滚轮的直径与宽度分别为  70mm和 ；较大的滚轮直径与宽度都能有效的降低凸轮与滚轮之间的接触应力。 供油凸轮的最大升程达到 ，通过这个基本 的参数，我们可以预知该引进机车柴油机的喷油泵能产生很高的喷油压力，因为凸轮的最大升程是影响喷油压力的因素之一。 EMD 机车供油凸轮的计算分析 本文通过数值模拟分析得到了图 32至图 34EMD机车供油凸轮的运动特性曲线。 051015202530350 50 100 150 200 250 300凸轮转角/(176。 CaA)升程/mm 图 32 EMD机车供油凸轮升程曲线 010 50 100 150 200 250 300凸轮转角/(176。 CaA)速度/(mm/(176。 )) 图 33 EMD 机车供油凸轮速度曲线 大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 11 00 50 100 150 200 250 300凸轮转角/ ( 176。 C a A )加速度/(mm/(176。 ）2） 图 34 EMD机车供油凸轮加速度曲线 由图 32可知，供油凸轮在工作过程持续角度为 249176。 的升程曲线；图 33所示的也是供油凸轮在工作过程持续角度为 249176。 的速度曲线， 凸轮的最高速度为 （176。 ）；图 34所示的亦是供油凸轮在工作过程持续角度为 249176。 的加速度曲线，凸轮的最大负加速度为 （176。 ） 2；在模拟过程中，软件分析采用的单位为毫米，度等，所以，有必要对不同的单位进行转换，在凸轮轴转速为 1000r/min时，具体如下操作： 速度的转换： 1mm=π /180mm/（176。 ） =π /180mm/（176。 ） =π /30m/s 加速度 :1mm=（π /180mm） 2/（176。 ） 2=π 2/30m/s2 在本文中，标定转速下凸轮轴转速为 500r/min,即可得到： 1mm/（176。 ） =3m/s；1mm/(176。 )2=9000 m/s2。 因此该凸轮的最大速度为 ；最大负加速度为。 051015202530350 10 20 30 40 50 60 70凸轮轴转角/ ( 176。 C a A )升程/mm 升程曲线 大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 12 01230 20 40 60 80凸轮轴转角/ ( 176。 C a A )速度/(mm/s) 速度曲线 50040030020010001002003004005006000 10 20 30 40 50 60 70凸轮轴转角/ ( 176。 C a A )加速度/(mm/s2) 加速度曲线 图 35 EMD机车供油凸轮特性曲线 为方便查阅，在已得到的供油凸轮升程表基础上利用数值差分计算得到了供油凸轮在上升阶段的特性曲线图 35。 由图 35知该凸轮的加速度曲线是连续的，在凸轮供油期间没有产生冲击，能大大改善凸轮传动机构的动力学性能，能有效的保证柴油机在工作期间的平稳性 [4]。 美国 EMD 机车柴油机凸轮轴解析 16V265H 柴油机凸轮轴装配由 4 个单节组成，用螺栓和定位销定位连接把紧。 每个单节控制每列两个共 4 个气缸。 对应每个气缸有 3个凸轮：供油凸轮、进气凸轮和排气凸轮。 传动齿轮通过一组螺柱和螺母紧固在最后一节凸轮单节上。 单节凸轮轴如图 36大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 13 所示。 凸轮轴安装在两列气缸 V 型夹角的中间，每个单节由两个凸轮轴轴承座提供支承。 两个平切口的半瓦安装在每个轴承座中。 凸轮轴轴承座同时也是随动摇臂轴单节的支承，它们位于凸轮轴上方。 安装在随动摇臂轴上的随动摇臂，通过滚轮将凸轮的旋转运动转换成垂直 运动（即喷油泵推杆运动方向），并传递到推杆上 [5]。 随动摇臂机构如图37所示，随动摇臂机构运动矢量如图 38所示。 图 36 EMD 机车单节凸轮轴 图 37 随动摇臂机构示意图 图 38 随动摇臂机构运动矢量图 通过上面的分析，我的一个启示是供油凸轮的最大升程并非直接等于喷油泵柱塞的最大行程。 因为凸轮的运动带动随动滚轮和喷油泵推杆的运动存在一个运动分量关系。 这与以往机车供油凸轮的最大升程等于柱塞的最大行程，设计的理念上有了重要的改变，这里暂且将之称为创 新型滚轮随动机构。 根据上一节对供油凸轮参数的分析，可以确定喷油泵柱塞的最大行程为 ；即 cos ，其中  为 16V265H型柴油机 V型夹角 45176。 的二分之一。 同时柱塞运动的速度与加速度存在相同的分量关系，计算方法同前。 大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 14 本章小结 本章主要对美国 EMD 机车 16V265H 型柴油机供油凸轮进行了详细的研究分析，通过研究分析，我们得到了以下结论： （ 1）通 过对供油凸轮的采样与实测，得到了凸轮的全部 参数；由凸轮的运动特性曲线可知 16V265H 型柴油机采用的是函数型供油凸轮 （ 2）实测了供油滚轮的直径与宽度分别为  70mm 和 ；该供油机构采用了创新性滚轮随动机构，采用单根凸轮轴驱动供油机构能有效的简化供油系统结构 （ 3）确定了该供油凸轮的最大升程为 ，柱塞的最大升程为。 通过对16V265H 柴油机供油凸轮的分析，对研究该燃油系统有重要的作用，同时也为国内同行提供借鉴经验 大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 15 第四章 国产 16V240ZJB 型柴油机供油凸轮的分析研究 国产 16V240ZJB 型柴油机供油凸轮分析 内燃机车供油凸轮的参数确定 国产 16V240ZJB型柴油机装载在 DF4B型内燃机车上，通过查阅《 DF4B型内燃机车结构原理检修》书籍， 对数据处理最终得到了 DF4B内燃机车柴油机供油凸轮的全部参数 [5]。 得到的供油凸轮升程表如表 41所列，最终确定了图 41供油凸轮型线图。 表 41 DF4B 内燃机车供油凸轮升程表 凸轮转角 /（176。 CaA） 升程 /mm 凸轮转角 /（176。 CaA） 升程 /mm 0 3 6 9 12 15 18 21 24。