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配气机构作为往复式发动机的重要组成部分,其性能的好坏对发动机的动力性能、振动噪声、可靠性、燃油经济性以及排放等将产生直接影响。同时,配气机构也是发动机中重要的振动噪声源,随着发动机朝着高转速、低排放和轻型化的方向发展,配气机构的振动和噪声问题日趋严重,由此对配气机构的设计分析提出了更高的要求。本文以国内某款汽油机为研究对象,对其配气机构的动力学特性进行了研究。主要研究工作包括:采用集中质量动力学的分析方法,建立了配气机构的集中质量动力学模型。针对双顶置凸轮轴式(DOHC)配气机构,建立了凸轮轴的弯曲振动、扭转振动以及阀系组单元的3+N自由度的数学模型。根据集总参数这一建模思想,借助经验公式、有限元软件以及实验测定等手段,确定了模型的系统参数,并对配气机构的动力学特性进行了求解计算。在发动机有限元模型基础上,利用AVL软件中的Power Unit模块和Timing Drive模块建立了考虑发动机系统耦合影响的配气机构动力学仿真模型,计算得到发动机在6000rpm下配气机构的动力学特性。通过与不考虑发动机系统耦合振动影响的配气机构单体动力学模型的计算结果进行对比分析,明确了系统耦合对凸轮-挺柱接触应力、凸轮轴扭转及弯曲振动、气门开启及落座过程中的振动冲击、气门落座后的残余振动、气门弹簧颤振的影响机理。考虑凸轮轴-凸轮轴承座的接触力、气门弹簧力以及气门落座力,以及燃气压力对气缸盖结构振动的影响,基于有限单元法建立气缸盖(包括凸轮轴承在内)的瞬态响应分析模型,预测了气缸盖在时域内的结构振动响应。搭建了配气机构动力学特性测试系统,测试了在发动机1000rpm转速下气缸盖的动态应变,并将实验结果与预测结果在时域内和频域内进行对比分析,分析结果表明:实验和仿真得到的凸轮轴承座应变规律基本吻合,验证了本文所建立的配气机构动力学特性预测模型的有效性。