大缸徑船用氣體機(jī)凸輪型線優(yōu)化設(shè)計(jì)

張紅磊，王貴新，王珊珊

(1.海軍裝備部駐沈陽(yáng)地區(qū)軍事代表局，沈陽(yáng)110031；2.哈爾濱工程大學(xué) 動(dòng)力與能源工程學(xué)院，哈爾濱 150001；3.哈爾濱電站科技開(kāi)發(fā)有限公司，哈爾濱150046)

0 引 言

凸輪型線決定著配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，良好的凸輪型線不僅要求有較高的豐滿度，也要求氣閥的落座沖擊較低，零件的接觸壓力較小。但在配氣凸輪設(shè)計(jì)時(shí)，很難使得所有性能指標(biāo)都達(dá)到最優(yōu)化，為了平衡各種需求，不僅要研究凸輪工作段和緩沖段的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)結(jié)果的影響，而且需要探索出不同變量對(duì)同一結(jié)果影響程度的大小；諸多的設(shè)計(jì)參數(shù)之間存在相互制約，需要找到不同設(shè)計(jì)變量之間的關(guān)系，選取影響權(quán)重最大的變量作為優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)主要改變的參數(shù)，提升優(yōu)化設(shè)計(jì)的效率。

在凸輪型線設(shè)計(jì)與配氣機(jī)構(gòu)仿真方面，AVL公司開(kāi)發(fā)的軟件應(yīng)用廣泛。2010年，葉慧飛等人借助 AVL Timing Drive 軟件對(duì)三種非對(duì)稱凸輪型線進(jìn)行了分析對(duì)比，探究了三種非對(duì)稱凸輪型線對(duì)氣門位移、氣門速度、氣門加速度、氣門落座力、凸輪挺柱接觸應(yīng)力等因素的影響[1]。2014年，李恒賓應(yīng)用 AVL Timing Drive 軟件建立了某柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的多質(zhì)量仿真模型，并對(duì)原凸輪、多項(xiàng)動(dòng)力凸輪、分段函數(shù)凸輪動(dòng)力學(xué)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，指出利用AVL Timing Drive軟件可極大地提高配氣凸輪設(shè)計(jì)的效率[2]。

采用Matlab等數(shù)學(xué)分析軟件或Adams等通用多體動(dòng)力學(xué)分析軟件也能準(zhǔn)確計(jì)算配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性。2010 年，W J Qin 與J Q He 通過(guò)參數(shù)化貝塞爾曲線對(duì)配氣機(jī)構(gòu)局部凸輪廓線進(jìn)行了優(yōu)化。應(yīng)用Adams軟件建立了多體動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了仿真。最終采用通用算法對(duì)局部凸輪型線進(jìn)行優(yōu)化，使氣門開(kāi)啟階段的加速度峰值顯著降低。2013年，A K Jamkhande等人研究了采用Polydyne、N-諧波和B-樣條法設(shè)計(jì)的各種凸輪輪廓線對(duì)高速發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪磨損的影響，發(fā)現(xiàn)了不同的型線類型與凸輪磨損程度之間的關(guān)系。

該文為同時(shí)完成配氣凸輪優(yōu)化與配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真，采用AVL Timing Drive軟件進(jìn)行計(jì)算分析。為盡可能多地降低氣閥的落座力，采用具有正向慣性力小，不易飛脫，桃尖處接觸力小的多項(xiàng)式高次方凸輪型線[3]。

1 動(dòng)力修正式凸輪型線設(shè)計(jì)方法

1.1 凸輪型線工作段的設(shè)計(jì)理論

完整的凸輪型線包括緩沖段和工作段，這兩段的設(shè)計(jì)方法完全不同，采用的數(shù)學(xué)模型也不同[4]。七項(xiàng)式高次方凸輪型線指的是工作段的型線，而緩沖段一般采用余弦型緩沖段或等加速-等速型緩沖段。

七項(xiàng)式工作段曲線對(duì)應(yīng)的函數(shù)為

(1)

式中：hcam為凸輪開(kāi)程；hmax為凸輪的最大升程;c2、cp、cq、cr、cs為對(duì)應(yīng)項(xiàng)的系數(shù);p、q、r、s為次數(shù);θ為工作段半包，其中hmax由配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)決定，一般無(wú)法調(diào)整，該值一般由氣閥升程反推，其表達(dá)式為

(2)

式中：hv,max表示氣閥的最大升程；i為搖臂比；hγ為緩沖段的高度。

1.2 緩沖段設(shè)計(jì)的基本理論

緩沖段一般采用等加速-等速型緩沖段和余弦型緩沖段。大功率發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪采用等加速-等速型緩沖段，只要合理控制氣門間隙，保證在緩沖段上開(kāi)啟和落座，就能確保氣門開(kāi)啟或落座的加速度為零，速度為較小的常數(shù)值[5]。

等加速-等速型緩沖段的設(shè)計(jì)方程為

等加速段：

(3)

式中：c為二項(xiàng)式系數(shù)；φc為凸輪轉(zhuǎn)角；φ01為等加速段包角。

等速段：

ht=v0(φc-φ01)+h01

φ01≤φc≤φ0

(4)

式中：ht為等速段凸輪開(kāi)程；φ0為等速段包角；h01為等加速段結(jié)束，等速段開(kāi)始處的挺柱位移。

在AVL Timing Drive中定義緩沖段時(shí)，需要確定的是緩沖段高度，緩沖段速度以及緩沖段包角，其余參數(shù)可以通過(guò)計(jì)算獲取。

2 凸輪型線設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)仿真分析

2.1 凸輪工作段參數(shù)的影響

凸輪工作段參數(shù)主要指凸輪工作段函數(shù)中的輸入變量，包括參數(shù)C4、p、q、r、s。其中，C4值小于1；參數(shù)p、q、r、s均為偶數(shù)，且p

q=2p-2,r=3p-4,s=4p-6

(5)

式中:p≥8，且一般不超過(guò)25，否則s值超過(guò)100，使得凸輪型線的躍度值很大，引起配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有較大的振動(dòng)和噪聲；同時(shí)參數(shù)p的值也不能過(guò)低，否則將導(dǎo)致豐滿度系數(shù)較低，影響進(jìn)排氣效率[6]。

2.1.1 參數(shù)C4對(duì)動(dòng)力學(xué)結(jié)果的影響

在分析C4對(duì)結(jié)果的影響時(shí)，將參數(shù)p、q、s、r分別定義為12、22、32、42。C4的值從0增加到0.9，其仿真結(jié)果如圖1所示。

圖1 C4對(duì)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響

隨著C4的增大，豐滿度下降。這是因?yàn)橥馆喌呢S滿度僅與凸輪型線函數(shù)有關(guān)，隨著C4的增大，凸輪升程曲線變得窄小進(jìn)而導(dǎo)致豐滿度下降。在0～0.5的范圍內(nèi)，隨著C4的增加，氣閥落座力顯著降低。相比于C4=0的情況，C4=0.4時(shí)，落座力減少了1 520.7 N，減幅為12.4%。這是因?yàn)殡S著C4的增大，凸輪型線負(fù)加速度值增大，使得氣閥落座時(shí)速度能夠得到足夠的降低，從而使得氣閥落座力降低。隨著C4的繼續(xù)增加，豐滿度開(kāi)始低于0.55，此時(shí)配氣效率將低于合理的范圍。

通過(guò)以上分析，參數(shù)C4的合理取值范圍為0～0.5，為了使得豐滿度達(dá)到0.55以上，C4的值應(yīng)該小于等于0.45。在C4的合理取值范圍內(nèi)，C4減少將引起豐滿度、落座力增大，但接觸應(yīng)力將隨之減少。

2.1.2 參數(shù)p、q、r、s對(duì)動(dòng)力學(xué)特性的影響

由于C4的合理取值范圍為0～0.5，于是在后續(xù)分析中，將其值定為0.4，q、r、s的選取和計(jì)算分析結(jié)果如表1所示。

表1 參數(shù)p對(duì)動(dòng)力學(xué)結(jié)果的影響

在C4為0.4，p、r、s分別為12、32、42的條件下，參數(shù)p的選取及計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 參數(shù)q對(duì)動(dòng)力學(xué)結(jié)果的影響

在C4為0.4，p、q、s分別為12、22、42的條件下，對(duì)參數(shù)r的選取及計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 參數(shù)r對(duì)動(dòng)力學(xué)結(jié)果的影響

在C4為0.4，p、q、r分別為12、22、32的條件下，對(duì)參數(shù)s的選取及計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 參數(shù)s對(duì)動(dòng)力學(xué)結(jié)果的影響

通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)的分析，參數(shù)p對(duì)豐滿度的影響最為明顯，指數(shù)越大，其變化對(duì)豐滿度的影響越小。由于凸輪豐滿度只與型線函數(shù)有關(guān)，故在指數(shù)參數(shù)中，對(duì)型線影響較大的參數(shù)p，對(duì)豐滿度的影響也較大。參數(shù)p對(duì)接觸應(yīng)力的影響相對(duì)于其他參數(shù)顯著。增大各參數(shù)的值，均可使得接觸應(yīng)力降低。

氣閥落座力隨著參數(shù)p、q、r、s的增大而增大，在考慮進(jìn)排氣凸輪共同作用時(shí)，落座力不僅在數(shù)值上明顯增大，而且對(duì)參數(shù)的變化也將更為敏感。

2.1.3 豐滿度的影響因素

通過(guò)上述分析，發(fā)現(xiàn)參數(shù)C4和參數(shù)p對(duì)豐滿度都有影響，在其共同的作用下，豐滿度的變化關(guān)系如圖2所示。

圖2 參數(shù)C4與參數(shù)p對(duì)豐滿度的影響

隨著C4取值的減少和參數(shù)p值的增大，豐滿度不斷提高。為了提高配氣機(jī)構(gòu)的進(jìn)排氣效率，應(yīng)該盡量考慮取較小的C4和較大的p值；對(duì)該型氣體機(jī)凸輪，當(dāng)p值為8～10時(shí)，無(wú)論C4如何取值豐滿度均無(wú)法達(dá)到0.5。這說(shuō)明與C4相比，增大p值提高豐滿度更為有效，且C4值越低，p的影響越顯著。

2.2 凸輪緩沖段參數(shù)對(duì)動(dòng)力學(xué)特性的影響

凸輪緩沖段一般采用等加速-等速形緩沖段，加速類型定義為矩形加速型。為了使得氣閥總是在緩沖段上落座，需要緩沖段高度大于氣閥間隙，在確定緩沖段高度時(shí)，需要兼顧落座力和氣閥開(kāi)啟角度，若緩沖段太小，雖然能保證氣閥開(kāi)啟角度與理想值的差距很小，但落座力得不到有效的削減；若緩沖段較大，氣閥的開(kāi)啟角度和氣閥升程都將過(guò)分偏離理想值，影響配氣性能。

2.2.1 緩沖段高度對(duì)動(dòng)力學(xué)結(jié)果的影響

緩沖段高度按照下式：

(6)

式中：H0為緩沖段高度；L0為氣門間隙；F0/C0為預(yù)緊力引起的彈性形變，表示搖臂比。帶入相關(guān)參數(shù)可以得到進(jìn)氣凸輪的緩沖段高度應(yīng)該大于1.2 mm，為了尋找緩沖段高度對(duì)落座力的影響，可以定義多個(gè)緩沖段高度，查看其對(duì)氣閥開(kāi)啟角度和落座力的影響。

如表5所示，隨著緩沖段高度的增加，落座力和氣閥開(kāi)啟角度均增大，落座力的增幅達(dá)到了53.8%。但上述的仿真結(jié)果是在凸輪工作段升程不變的情況下調(diào)整緩沖段高度得到的，氣閥升程也在不斷變大。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該在氣閥升程不變的前提下調(diào)整凸輪升程，這使得凸輪升程在緩沖段高度增加的同時(shí)降低以保證氣閥升程不變。表6為保證氣閥升程不變的情況下，不同緩沖段高度對(duì)落座力的影響。

表5 不同緩沖段高度對(duì)開(kāi)啟角度和落座力的影響

表6 緩沖段高度對(duì)落座力的影響

如表6所示，通過(guò)增大緩沖段高度減少凸輪升程實(shí)現(xiàn)對(duì)落座力的減少是有效的。但緩沖段高度的增大也會(huì)導(dǎo)致氣閥開(kāi)啟角度增大，改變配氣正時(shí)從而影響進(jìn)排氣過(guò)程。在凸輪型線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在氣閥開(kāi)啟角度合理情況下，選擇較大的緩沖段高度。

2.2.2 緩沖段結(jié)束速度對(duì)動(dòng)力學(xué)結(jié)果的影響

緩沖段結(jié)束時(shí)的速度按照設(shè)計(jì)要求應(yīng)該低于300 mm/s，多閥系計(jì)算時(shí)，該值一般根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。表7表示在不同緩沖段結(jié)束速度的狀況下氣閥落座力的大小。

表7 緩沖段結(jié)束速度對(duì)氣閥落座力的影響

緩沖段結(jié)束速度主要影響氣閥的落座速度，緩沖段速度越低氣閥落座速度越低，進(jìn)而氣閥的落座沖擊也越小。一般情況下，要求緩沖段結(jié)束速度在0.344～1.432 mm/rad。

3 氣體機(jī)配氣凸輪型線優(yōu)化

3.1 仿真模型搭建

計(jì)算模型的簡(jiǎn)化需要依賴于具體的三維結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)激勵(lì)從凸輪軸開(kāi)始，按照各部件的連接傳動(dòng)，終止于氣閥。整個(gè)配氣機(jī)構(gòu)的三維模型如圖3所示。

圖3 配氣機(jī)構(gòu)的三維模型

3.2 進(jìn)、排氣凸輪緩沖段設(shè)計(jì)

根據(jù)緩沖段高度計(jì)算式，可得進(jìn)、排氣凸輪的緩沖段高度分別應(yīng)該分別大于1.25 mm、1.77 mm。對(duì)于進(jìn)氣凸輪，其緩沖段高度設(shè)定為1.3 mm，排氣凸輪緩沖段高度設(shè)定為1.8 mm。

緩沖段的寬度需要小于或等于15°，設(shè)計(jì)時(shí)可以在氣閥開(kāi)啟角度滿足配氣正時(shí)的條件下選擇較大的緩沖段寬度，對(duì)于該文所論述的機(jī)型，氣閥開(kāi)啟角度可定義為15°。

3.3 進(jìn)、排氣凸輪工作段型線設(shè)計(jì)

根據(jù)配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和配氣正時(shí)的要求，對(duì)進(jìn)、排氣凸輪設(shè)計(jì)見(jiàn)表8中要求。

表8 進(jìn)、排氣凸輪的設(shè)計(jì)要求

凸輪工作段的設(shè)計(jì)采用七項(xiàng)式高次方型線；對(duì)于緩沖段，為了盡量減少落座沖擊，選用矩形加速型緩沖段設(shè)計(jì)。其目標(biāo)是在落座力小于6倍的氣閥彈簧預(yù)緊力(16 140 N)，接觸應(yīng)力小于1 400 MPa的條件下，使得豐滿度盡可能高于0.55，保證較好的進(jìn)排氣效率。

為了尋找到最佳的C4、p、q、r、s的組合，在不同的C4的情況下，計(jì)算出落座力的大小。圖4為各方案對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣凸輪的落座力，其中紅色點(diǎn)表示落座力超過(guò)1.8 kN，超過(guò)該值表示已經(jīng)無(wú)法通過(guò)對(duì)部分參數(shù)的微調(diào)將落座力降低到合理范圍內(nèi),故紅色點(diǎn)對(duì)應(yīng)的凸輪型線將舍去。圖5為各方案對(duì)應(yīng)的排氣閥落座力，其中紅色點(diǎn)表示氣閥落座力過(guò)大，應(yīng)該舍去的方案。

圖4 進(jìn)氣閥落座力

圖5 排氣閥落座力

比較進(jìn)、排氣閥的落座力，可以發(fā)現(xiàn)落座力超限的方案主要集中在p值大于18或C4值低于0.25的區(qū)間。

如圖6、7所示，進(jìn)、排氣凸輪的接觸力大多能滿足要求。這是因?yàn)閷?duì)于該型氣體機(jī)，凸輪經(jīng)過(guò)特殊熱處理，表面接觸應(yīng)力可達(dá)1 600 MPa。部分接觸應(yīng)力超過(guò)限制的方案，經(jīng)過(guò)檢查，均是由于凸輪和滾輪發(fā)生飛脫。

圖6 進(jìn)氣凸輪接觸應(yīng)力

圖7 排氣凸輪接觸應(yīng)力

如圖8、9所示，進(jìn)、排氣凸輪的豐滿度呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律。降低C4和增大p，值均能使得豐滿度變大，這和單閥系分析中對(duì)豐滿度的分析結(jié)論相似并呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，這是由于豐滿度的計(jì)算只和型線的設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)，與配氣機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。

圖8 進(jìn)氣凸輪豐滿度

圖9 排氣凸輪豐滿度

一般情況下，要求進(jìn)、排氣閥的豐滿度均大于0.55。可以看到，當(dāng)p值為8時(shí)，無(wú)論進(jìn)、排氣凸輪，其豐滿度均不滿足要求，這說(shuō)明對(duì)于改型氣體機(jī)，為了達(dá)到更好的配氣性能，應(yīng)該選擇盡量高的p值。

綜上所述，通過(guò)數(shù)據(jù)篩選，選擇進(jìn)、排氣閥落座力均低于1.8 kN，且凸輪接觸力低于1 400 MPa，豐滿度大于0.57的方案為備選方案。

在表9所示的數(shù)據(jù)中，按照優(yōu)先選擇較大豐滿度的原則，選擇方案3為繼續(xù)優(yōu)化的方案。同時(shí)由于其p值相對(duì)較大，所對(duì)應(yīng)的r、s的值更大，故對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)的空間也較大。其確定工作段的主要參數(shù)C4=0.4、p=16、q=30、r=44、s=58。

表9 滿足要求的型線設(shè)計(jì)方案

3.4 進(jìn)排氣凸輪型線修正

按照上述參數(shù)，仿真得到的進(jìn)排氣閥落座力如圖10所示。

圖10 初步優(yōu)化方案的落座力

可以看到，排氣凸輪的落座力略高，此時(shí)可以通過(guò)微調(diào)工作段參數(shù)加以修正，由單閥系動(dòng)力學(xué)分析可知，降低p、q、r、s的值有利于降低落座力，且對(duì)落座力的影響p>q>r>s，因此，應(yīng)該重點(diǎn)調(diào)整r與s的值，對(duì)于p和q的值盡量不要調(diào)整，否則將導(dǎo)致落座力發(fā)生巨大變化，始終無(wú)法調(diào)整到理想值。調(diào)整后參數(shù)見(jiàn)表10。

表10 修正后的進(jìn)排氣凸輪型線數(shù)據(jù)

調(diào)整參數(shù)后，進(jìn)、排氣閥的落座力計(jì)算結(jié)果如圖11所示。

圖11 參數(shù)修正后的落座力

工作段參數(shù)進(jìn)行修正后，進(jìn)氣閥落座力為1.34 kN，排氣閥落座力為1.45 kN。無(wú)論進(jìn)排氣閥，其落座力均低于1.61 kN的最大限制，滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，檢查修正后的豐滿度：進(jìn)氣凸輪豐滿度為0.573，排氣凸輪豐滿度為0.577，比一般要求的0.55更大，說(shuō)明此時(shí)配氣結(jié)構(gòu)具有較好的進(jìn)排氣性能。

4 方案對(duì)比

4.1 氣閥升程對(duì)比

如圖12所示，原方案進(jìn)氣閥升程曲線正常，但排氣閥第一個(gè)升程曲線出現(xiàn)輕微飛脫。這說(shuō)明配氣機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作時(shí)，排氣閥出現(xiàn)了較大的振動(dòng)。

圖12 原方案氣閥升程曲線

優(yōu)化后進(jìn)、排氣閥的升程曲線如圖13所示。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，排氣閥的飛脫得以解決，這有利于提高配氣機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性。

圖13 優(yōu)化后氣閥升程曲線

4.2 氣閥落座力對(duì)比

如圖14所示,原方案無(wú)論是進(jìn)氣閥還是排氣閥，其落座沖擊力明顯超過(guò)許用值(16 140 N)，這是因?yàn)槠渫馆喰途€所對(duì)應(yīng)的負(fù)加速度值過(guò)小，導(dǎo)致氣閥落座時(shí)速度得不到有效地降低，從而以較高速度沖擊氣閥座產(chǎn)生的。

圖14 原方案氣閥落座力

優(yōu)化的凸輪型線不僅提高了凸輪型線躍度的連續(xù)性，還通過(guò)采取較大p值使得型線的負(fù)加速度值較高，有效控制了氣閥的落座速度，進(jìn)而降低了落座沖擊，其計(jì)算結(jié)果如圖15所示。

圖15 優(yōu)化后氣閥落座力

凸輪型線經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，進(jìn)排氣閥的落座力均低于14 000 N。氣閥落座力是配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力仿真的關(guān)鍵指標(biāo)之一，若落座力大于6倍氣閥彈簧預(yù)緊力，將導(dǎo)致氣閥落座時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)，氣閥將很快出現(xiàn)疲勞破壞。雖然可以通過(guò)提高氣閥彈簧預(yù)緊力的方式提高落座力的許用值，但這將影響到彈簧的使用壽命。

4.3 凸輪接觸應(yīng)力對(duì)比

優(yōu)化前的凸輪接觸力如圖16所示，優(yōu)化后的凸輪接觸力如圖17所示。

圖16 原方案凸輪接觸力

圖17 優(yōu)化后凸輪接觸力

通過(guò)對(duì)比優(yōu)化前后的凸輪接觸壓力，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后進(jìn)氣凸輪接觸應(yīng)力降低了700 MPa左右，排氣凸輪接觸應(yīng)力降低了600 MPa左右，與原方案相比，優(yōu)化后凸輪在工作段與滾輪的接觸力等于0的位置明顯減少。這表明優(yōu)化后，凸輪與滾輪的接觸性得到提高，滾輪飛脫的風(fēng)險(xiǎn)也得以降低。

4.4 氣門彈簧動(dòng)態(tài)特性對(duì)比

優(yōu)化前氣閥彈簧的位移狀況如圖18所示，優(yōu)化后氣閥彈簧的位移狀況如圖19所示。

圖18 原方案氣閥彈簧形變

圖19 優(yōu)化后氣閥彈簧形變

在圖18(b)中，排氣閥彈簧存在異常振動(dòng)，這是由于排氣滾輪飛脫引起排氣閥運(yùn)行異常引起的。對(duì)原方案進(jìn)行優(yōu)化后，氣閥彈簧的異常振動(dòng)得以消除。

5 結(jié) 語(yǔ)

采用UG與AVL-Timing Driver聯(lián)合仿真的方式，對(duì)氣體機(jī)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)計(jì)算，找到了原方案凸輪型線設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題。通過(guò)多目標(biāo)優(yōu)化，找到了最優(yōu)的凸輪型線設(shè)計(jì)方案，將氣閥落座力與凸輪接觸應(yīng)力顯著降低，提升了配氣機(jī)構(gòu)的工作性能。得出的結(jié)論如下：

1)凸輪型線工作段設(shè)計(jì)參數(shù)之間存在相互的關(guān)聯(lián)，參數(shù)p、q、r、s的最佳配合存在線性函數(shù)描述。由于凸輪型線函數(shù)為偶函數(shù)，所以上訴參數(shù)均為偶數(shù)整數(shù)，滿足要求的參數(shù)組合有限。

2)以參數(shù)p和參數(shù)C4為相互獨(dú)立的變量，可以獲得凸輪豐滿度與兩者的關(guān)系：隨著C4的降低和p值的提高，凸輪豐滿度上升，且p值對(duì)豐滿度的影響比C4更大。

3)凸輪緩沖段參數(shù)對(duì)氣閥落座力的影響顯著，尤其是緩沖段高度。在保證氣閥升程不變的情況下，可以通過(guò)提高緩沖段高度，降低凸輪升程的辦法來(lái)降低落座力。但凸輪緩沖段高度不能無(wú)限提高，否則將使得氣閥過(guò)早開(kāi)啟，嚴(yán)重影響配氣相位。