水下航行器新型凸轮发动机的机械效率分析.pdf

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1、第34卷第5期2012年5月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34，No．5May，2012水下航行器新型凸轮发动机的机械效率分析练永庆1，徐勤超1，朱祥红2，王树宗1(1．海军工程大学兵器新技术应用研究所，湖北武汉430033；2．中国卫星海上测控部，江苏江阴214431)摘要：凸轮发动机的机械效率是影响其动力性指标和经济性指标的一项重要参数。为了对新型凸轮发动机的机械效率进行分析，在分析新型凸轮发动机活塞受力的基础上，研究了新型凸轮发动机各运动副之间的摩擦损失，对新型凸轮发动机机械效率进行了估

2、算。本文的方法可为活塞凸轮发动机的机械效率的计算提供参考。关键词：水下航行器；凸轮发动机；机械效率；仿真中图分类号：TJ630．2文献标识码：A文章编号：1672—7649(2012)05—0054-04doi：10．3404／j．issn．1672-7649．2012．05．012MechanicalefficiencyanalyzingforanewtypeunderwatervehiclecamengineLIANYong．qin91，XUQin．cha01，ZHUXiang-hon92，WANGShu—zon91(1．Na

3、valResearchInstituteofNewWeaponryTechnologyandApplication，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China；2．ChinaSatelliteMaritimeTrackingandControlDepartment，Jiangyin214431，China)Abstract：Mechanicalefficiencyofcamengineisimportantforitspowerperformanceandeconomyperfor

4、mance．Inordertoanalyzethemechanicalefficiencyofanewtypecamengine，thefrictionlossesofeachkinematicpairareresearchedbasedonanalyzingtheforceonpistonofanewtypecamengine，andthemechanicalefficiencyofanewtypecamengineiscomputed．Themodelsinpapercanbereferredforcomputingcamen

5、gine．Keywords：underwatervehicle；camengine；mechanicalefficiency；simulation1概述算提供参考。一种新型活塞式凸轮发动机具有双峰双谷的凸轮结构，7个气缸均匀圆周分布在气缸体中，如图l所示。该发动机把活塞的往复运动变为发动机的旋转运动，具有体积小、重量轻、比功率大及结构简单等优点⋯，很适于轻型水下航行器使用。凸轮发动机的机械效率是影响其动力性指标和经济性指标的一项重要参数。发动机的机械效率越大，其有效功率也越大，经济性能越好。本文在分析新型凸轮发动机活塞受力的基础上

6、，研究了新型凸轮发动机各运动副之间的摩擦损失，并进行了仿真分析。本文的方法可为凸轮发动机的机械效率估缓繇图17缸凸轮发动机结构Fig．1Thestructureofcamenginewith7cylinders2坐标系的建立为方便分析，假定凸轮发动机内轴静止，外轴以相对内轴角速度旋转，选取坐标系0．XYZ为静坐收稿日期：201l—11—15；修回日期：201卜12—19作者简介：练永庆(1973一)，男，博士，讲师，主要研究方向为鱼雷动力与发射技术。第5期练永庆，等：水下航行器新型凸轮发动机的机械效率分析·55·标系，与凸轮固连，

7、原点0为活塞的前止点；X轴与凸轮中心线重合；Y轴位于峰截面(通过凸轮中心线及峰顶的平面)内；z轴位于谷截面(通过凸轮中心线及谷底的平面)内。0。一x。Y．z。为动坐标系，与活塞部件前滚轮轴固连，并且绕OX轴旋转，其中x．轴与凸轮中心线重合；Y，轴与活塞部件前滚轮轴线相重合。K轴与'，轴之间的夹角为0，当时间t为0时，2个参考系完全重合。所建立的坐标系如图2所示。图2凸轮机构坐标系Fig．2Thereferenceframeofcammechanism3活塞组件的受力活塞组件主要受力有气缸中的气体力F。、凸轮的反作用力F。、缸体的反

8、作用力Fp惯性力F，、活塞与气缸之间的摩擦力巳，以及凸轮与滚轮之间的摩擦力凡，如图3所示。由于活塞组件白重较小，所以忽略其重力作用。一图3活塞组件受力示意图Fig．3Theframeofforceonpiston在坐标系O。一X，YlZ。中，气缸中