微型擺式內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)優(yōu)化與密封性能研究.pdf

1、課題組研發(fā)了一種以微型內(nèi)燃擺動發(fā)動機 MICSE(Micro Internal Combustion Swing Engine)為核心的便攜式發(fā)電裝置,是由一個擺式構(gòu)件在腔內(nèi)形成往復(fù)擺動的自由活塞式發(fā)動機,可將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的微型動力源裝置。在微型便攜式移動設(shè)備蓬勃發(fā)展的當(dāng)今社會,研究具有高能量密度的微型內(nèi)燃機動力裝置,對推動移動設(shè)備在各個領(lǐng)域的應(yīng)用,具有重要的社會價值。
　　本文從改進微型擺式內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)入手,在改進其整

2、體結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上,對微型擺式內(nèi)燃機微型化后所出現(xiàn)的問題,有針對性的提出了提高裝置氣密性的“彈簧—滾針”式密封結(jié)構(gòu),避免缸體與中心擺接觸面之間由于摩擦膠合而產(chǎn)生系統(tǒng)停轉(zhuǎn)的問題;對MICSE工作過程進行了分析,繪制了各個工作階段的相位簡圖,并對各個工作過程進行了數(shù)學(xué)建模。
　　建立了滾針與缸體間的彈流模型,中心擺的往復(fù)擺動使?jié)L針與缸體之間形成潤滑油膜,所施加的彈簧力使之處于彈性流體潤滑狀態(tài)、或至少在部分彈性流體潤滑狀態(tài)下工作,且起到

3、密封的作用;推導(dǎo)了滾針和缸體在彈流潤滑下的油膜計算公式,并運用有限元工程分析軟件分析了密封結(jié)構(gòu)的受力情況,考查密封單元的的密封性能。
　　根據(jù)行程系數(shù)比為K?1的設(shè)計方法設(shè)計了基于微型擺式內(nèi)燃機運動規(guī)律的外掛平面連桿機構(gòu);對整個系統(tǒng)進行了運動學(xué)分析,驗證了設(shè)計的原理樣機在往復(fù)擺動的過程中,各構(gòu)件是不存在干涉現(xiàn)象的,并輸出了擺角、速度等隨時間的變化的曲線;對作用在各構(gòu)件的力進行了分析,計算了力和力矩方程,確定燃燒室內(nèi)的氣壓力和運動質(zhì)

4、量慣性力變化規(guī)律對機構(gòu)構(gòu)件的作用。
　　建立了微型擺式內(nèi)燃機倒拖實驗臺架,對在壓縮階段壓力傳感器測到的左右兩燃燒室的樣本數(shù)據(jù)點進行曲線擬合,并對測試結(jié)果與結(jié)構(gòu)改進前的實驗測試結(jié)果進行了分析,得出在MICSE改進之后壓縮階段的壓力峰值可以保持在一定的范圍之內(nèi),且符內(nèi)燃機著火點的設(shè)計要求;并且與理論分析得到的流場壓力云圖和數(shù)值模擬計算得到的壓力值對比分析,從而對整個系統(tǒng)的設(shè)計從理論與實踐得到了充分的肯定,得出微型擺式內(nèi)燃機的理論樣機的