汽車發(fā)動機(jī)氣門彈簧的最優(yōu)化設(shè)計與計算

寇桂岳，甘志梅，孫 林，謝素鑫

(1.南昌工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院，330099，南昌；2.江西省科學(xué)院生物資源研究所，330096，南昌；3.江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，330039，南昌)

汽車發(fā)動機(jī)氣門彈簧的最優(yōu)化設(shè)計與計算

寇桂岳1，甘志梅1，孫 林2*，謝素鑫3

(1.南昌工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院，330099，南昌；2.江西省科學(xué)院生物資源研究所，330096，南昌；3.江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，330039，南昌)

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

氣門彈簧；約束函數(shù)；最優(yōu)化設(shè)計；數(shù)學(xué)模型

0 引言

配氣機(jī)構(gòu)是汽車發(fā)動機(jī)最重要的組成部分之一，而氣門彈簧是配氣機(jī)構(gòu)氣門組的重要零件，其功用是保證氣門關(guān)閉時能緊密地與氣門座或氣門座圈貼合，并克服在氣門開啟時配氣機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的慣性力，使傳動件始終受凸輪控制而不相互脫離[1-4]。因此，氣門彈簧應(yīng)具有合適的剛度、足夠的抗疲勞強(qiáng)度、質(zhì)量要輕、彈力要小以及避免在工作時發(fā)生顫振現(xiàn)象[1-2]。本文對氣門彈簧設(shè)計的變量、目標(biāo)函數(shù)及約束條件進(jìn)行了分析，提出了氣門彈簧優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行實例驗證數(shù)學(xué)模型的可行性，旨在克服傳統(tǒng)設(shè)計方法耗費大量人力物力的缺陷，降低制造成本，提高產(chǎn)品的市場核心竟?fàn)幜Α?/p>

1 氣門彈簧最優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)原理

1.1最優(yōu)化參數(shù)的確定

圓柱形螺旋氣門彈簧設(shè)計時，除選材料及規(guī)定熱處理要求外，主要是根據(jù)最大工作載荷、最大變形以及結(jié)構(gòu)要求等來確定彈簧的鋼絲直徑d、中徑D2、工作圈數(shù)n、節(jié)距t或螺旋升角α和高度H等。……