Nutating發(fā)動(dòng)機(jī)概念設(shè)計(jì)分析和參數(shù)計(jì)算.pdf

1、Nutating（搖擺）運(yùn)動(dòng)是一種類似于旋轉(zhuǎn)的硬幣在停止前所做的搖擺式運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用這種特殊運(yùn)動(dòng)作為主要部件運(yùn)動(dòng)形式的內(nèi)燃機(jī)稱之為“Nutating發(fā)動(dòng)機(jī)”即“搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)”。搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)相比于傳統(tǒng)往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在諸多方面都有著潛在的優(yōu)勢(shì):以擺盤的搖擺運(yùn)動(dòng)代替了“活塞-連桿”機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，機(jī)體承受的往復(fù)慣性力小;其氣缸內(nèi)氣體吞吐量大，“進(jìn)氣/壓縮”功能與“膨脹作功/排氣”功能獨(dú)立分開。這些特點(diǎn)使得搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)理論功率密度高，燃燒熱效率高

2、，噪聲振動(dòng)小，可以有效地增加其安裝車輛的負(fù)載以及應(yīng)用范圍。因此，搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)有著廣闊的發(fā)展前景。
　　本文在消化國(guó)外最新專利的基礎(chǔ)上，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾點(diǎn):
　　1、搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)原型機(jī)的結(jié)構(gòu)分析:根據(jù)國(guó)外最新專利，對(duì)Nutating發(fā)動(dòng)機(jī)原型機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和主要部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了其主要部件的三維CAD模型;
　　2、搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程優(yōu)化:對(duì)搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)原型機(jī)的工作過程和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，消除了原型機(jī)工作過程

3、中的壓縮負(fù)功的浪費(fèi)，提高了循環(huán)熱效率;
　　3、搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)分析以及工作過程數(shù)值計(jì)算:針對(duì)平面擺盤的搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)，分析其熱力學(xué)循環(huán)的特點(diǎn)，建立了熱力學(xué)循環(huán)方程以及工作過程的數(shù)學(xué)模型，對(duì)其進(jìn)行了初步的數(shù)值仿真計(jì)算;
　　4、搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)的性能預(yù)測(cè):根據(jù)平面擺盤搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)其工作過程進(jìn)行了計(jì)算，預(yù)測(cè)其理論的輸出性能指標(biāo);
　　5、搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化:根據(jù)性能計(jì)算的有關(guān)結(jié)果，分析了發(fā)動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)的

4、幾何參數(shù)對(duì)于整機(jī)性能的影響，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。
　　究結(jié)果表明，搖擺式發(fā)動(dòng)機(jī)擺盤邊緣的運(yùn)動(dòng)軌跡是空間不規(guī)則的;其擋板與擺盤邊緣的接觸面為不規(guī)則弧形，以防止運(yùn)動(dòng)干涉;擺盤直徑對(duì)于指示功率的影響類似于傳統(tǒng)往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞直徑;增加擺盤擺角和推遲點(diǎn)火時(shí)刻可以增加指示功率;由于有效膨脹比的限制，發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)刻最遲不能超過燃燒室形成之后的150°曲軸轉(zhuǎn)角，同時(shí)擺盤擺角也由于受到機(jī)械傳動(dòng)效率和潤(rùn)滑的限制，不能超過35°;較大的擺盤