基于多体动力学的发动机正时皮带仿真分析.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.14.051基于多体动力学的发动机正时皮带仿真分析王强，陈庚，周波，孙影，朱浩杰，欧阳彩云（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：文章基于AVL多体动力学软件Excite_TimingDrive，对某发动机的正时齿形带系统进行动力学仿真；依据计算结果，初始方案的正时系统采用正圆形曲轴皮带轮结构，张紧力波动较大，皮带横向振动明显，为了抑制系统的波动，在系统中引入椭圆形曲轴皮带轮，通过对比正圆形和椭圆形皮带轮的动力学结果，确认了优化方案的提升和优化效果。关键词：齿

2、形皮带；正时传动；动力学中图分类号：U472.6文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)14-147-03ThesimulationoftoothedbeltdrivingofenginebasedonmultibodydynamicmethodWangQiang,ChenGeng,ZhouBo,SunYing,ZhuHaojie,OuYangCaiyun(AnhuiJianghuaiAutomobilegroupCo.Ltd.,AnhuiHefei230601)Abstract:Thetoothedbeltsystemwas

3、exploredinthepaperbyanapproachofmultibodydynamicsimulationwithAVLExcite_TimingDrive.TwodifferenttypesofCrankpulleywereusedasthevariant,whichwerearoundshapepulleyandanovalshapepulley.Byapplyingsimulation,wefoundtheadvantageofusingtheovalshapepulleyintotimingdrivingsystembyc

4、omparingtothesystemwhichshowscriticalissuesbyusingoftheroundshapepulley.Finally,theimprovedsystemwasrecommendedbasedondynamicresults.Keywords:Toothedbelt;Timingdrive;DynamicCLCNO.:U472.6DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)14-147-03引言在现代发动机正时传动的技术中，齿形皮带是一种普遍的系统结构，因其长期使用后

5、磨损和伸长小，噪声水平低，NVH性能优异；系统布置简单，无需额外的润滑系统，减少了产品布置和加工的复杂性，因此，齿形皮带成为正时系统结构的重要传动形式之一。某2.0汽油发动机的正时系统如图1，采用齿形皮带同时驱动进气凸轮轴，排气凸轮轴以及机油泵工作，在传动方向图1某汽油机正时系统布置上的进气和曲轴之间布置有张紧器；按照皮带连接皮带轮后按照系统结构，利用excite_td搭建分析模型，如图2所形成的跨度段，分别命名带段名称。示。在模型中输入曲轴扭振所致的转速波动，机油泵驱动功率，配气机构参数，同时，需要完成张紧器迟滞特性校核。作者简介：王强，

6、就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。2017年第14期王强等：基于多体动力学的发动机正时皮带仿真分析148围内，摆角范围为-20~17度，摆角偏大，会对张紧器可靠性造成影响。从以上结果分析中得到正时系统在发动机的工作转速范围内，动态性能不足，张紧力波动幅值过大，皮带横向振动幅值和张紧器工作摆角也偏大，对系统的可靠性造成了负面影响。从图6中的皮带拉力阶次来看，2阶成分大于4阶成分，2阶占据主导。因此，可以在曲轴上设计2阶的椭圆形皮带轮，通过调整带轮的相位，中和张紧力的波动能量，以起到优化系统动态结果的作用。图2动力学分析模型1数值计算和结果分

7、析图6皮带段拉力阶次分析对初始方案的正时齿形皮带系统进行动力学仿真，并对1.2优化方案正时系统结果进行满足性评价。二阶椭圆形带轮如图7所示。相对于正圆形直径为r的1.1初始方案正时系统带轮，椭圆形带轮形成了两个垂直的长短轴，直径分别为从图3来看，最大皮带段拉力在3200rpm出现最大拉力，r_max和r_min，r_max不等于r_min。最大拉力为2661N，拉力大于皮带的安全强度；同时，Intake-Exhaust和Tensioner-Intake段最小皮带断拉力出现0或负值，皮带张力过松，影响系统可靠性。所以，皮带段拉力的最大和最小结

8、果均不能满足要求。最大拉力超出限值，要求降低张紧器的张力，最小拉力过小，出现0张力状态，要求增大张紧器的张力。这样来看，张力的调节方向上出现图7圆形和椭圆形曲轴皮带轮示意图图8曲