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1、大连交通大学2012届本科生毕业设计（论文）学士学位论文 美国EMD机车柴油机供油凸轮与国产内燃机车供油凸轮的对比分析America EMD diesel locomotive oil supplycam and domestic diesel locomotive oil supply cam contrast analysis 学生姓名：导师及职称：学科门类：工学专业名称：车辆工程申请学位级别：学士论文答辩日期：20126学位授予单位：大连交通大学 摘 要 目前，世界范围内柴油机的性能指标日益提高，喷油系统的最新发展已经极大地推动了现代柴油机的进步，直喷式柴油机对喷油系统要求较高，需要高的
2、喷油速率和喷油压力。大功率高强化中高速柴油机的发展对供油凸轮也提出了更高的要求，在喷油压力高达100MPa以上时，要求燃油喷射系统提供大喷油速率、良好的喷油规律和较低的接触应力。因此传统的供油凸轮已不能适应这种趋势，急待寻求新型的供油凸轮。近年来，国内外的柴油机研制厂家开始对供油凸轮的函数化感兴趣，都在探索如何通过函数型面以满足柴油机对喷射性能和自身动力学性能提出的苛刻要求，谐波函数凸轮既保持了高的柱塞平均速度，又减小了喷油段的冲击，改善了弹簧的工作条件，得到了满意的效果，但在理论研究方面尚有待进一步的深入。本文以美国EMD机车柴油机供油凸轮和国产内燃机车柴油机供油凸轮为研究分析对象，我们收集
3、实测相关数据，采用CAD软件绘制供油凸轮型线图，利用EXCEL软件模拟分析得到供油凸轮从动件升程、速度、加速度等运动特性曲线，将两种凸轮进行对比分析，分析各自的优劣，以此更好的吸收最新的设计理念。本文对我国未来柴油机供油凸轮的发展提供重要借鉴，并揭示未来柴油机供油凸轮的发展趋势，具有工程实践意义。关键词： 柴油机；供油凸轮；燃油喷射系统；对比分析ABSTRACTCurrently, the worldwide diesel engine performance is increasing day by day, the latest development of the injection s
4、ystem has greatly promoted the progress of modern diesel engine, direct injection diesel engines for fuel injection system request is higher, need of high injection rate and injection pressure. the development of high power, strengthening and high speed diesel engine also put forward higher request
5、on oil supply cam, in the injection pressure as high as 100 MP above, request fuel injection system provides large injection rate, good fuel injection law and low contact stress. so the traditional supply cam can not adapt to the trend, the seek of new type of supply cam become necessary.In recent y
6、ears, domestic and foreign diesel manufacturers started have interest in the supply cam function, are all exploring how to through the function type surface to meet diesel engine injection performance and its own to dynamic performance of the proposed strict requirements, harmonic function cam is ma
7、intaining high piston average speed, also reducing the impact of the injection period, improves the working conditions of the injections of the spring, and satisfactory results have been obtained, but in the aspect of theory remains to be further in-depth.In this paper, the United States EMD locomot
8、ive diesel engine supply cam and domestic diesel locomotive supply for research object, we collect the relevant data, using CAD software to draw oil supply cam profile map, use of EXCEL software simulation to get oil supply CAM follower lift, speed, acceleration and movement characteristics curve ,
9、the two oil supply cam are compared and analyzed, analysis of their respective superiority and inferiority, so as to better absorb the latest design concept .This paper discusses the future development of diesel engine oil supply cam provide important reference, and reveals the future development tr
10、end of diesel engine oil supply cam, with engineering practice significance. Keywords: diesel engine；supply cam；fuel injection system；comparative analysis目录第一章 绪论11.1引言11.2国内外机车柴油机供油凸轮发展状况及相关介绍11.3 国内外供油凸轮对比分析研究的必要性和意义21.4本文的主要研究目标及内容21.5本章小结3第二章 软件介绍42.1Auto CAD 软件介绍42.2EXCEL软件介绍62.3本章小结7第三章 EMD机车1
11、6V265H型柴油机供油凸轮的分析研究83.1机车柴油机供油凸轮介绍83.2美国EMD机车柴油机供油凸轮分析83.2.1美国EMD机车供油凸轮的参数确定83.2.2美国EMD机车供油凸轮的计算分析103.3美国EMD机车柴油机凸轮轴解析123.4本章小结14第四章 国产16V240ZJB型柴油机供油凸轮的分析研究154.1国产16V240ZJB型柴油机供油凸轮分析154.1.1DF4B内燃机车供油凸轮的参数确定154.1.2DF4B内燃机车供油凸轮的计算分析164.2国产16V240ZJB型柴油机凸轮轴解析184.3本章小结19第五章 16V265H型与16V240ZJB型柴油机供油凸轮的对比
12、分析205.1供油凸轮型线的对比分析205.2供油凸轮的运动特性对比分析215.2.1供油凸轮从动件升程的对比分析215.2.2供油凸轮从动件速度的对比分析215.2.3供油凸轮从动件加速度的对比分析225.3凸轮轴的对比分析245.4本章小结24第六章 供油凸轮的优化设计266.1 供油凸轮优化设计的必要性266.2 柴油机多段式供油凸轮的优化设计266.3本章小结27第七章 结论287.1研究工作总结287.2本文工作展望29谢 辞30参考文献31大连交通大学2012届本科生毕业设计（论文）第一章 绪论1.1引言目前，世界范围内柴油机的性能指标日益提高，喷油系统的最新发展已经极大地推动了现
13、代柴油机的进步，直喷式柴油机对喷油系统要求较高，需要高的喷油速率和喷油压力。大功率高强化中高速柴油机的发展对供油凸轮也提出了更高的要求，在喷油压力高达100MPa以上时，要求燃油喷射系统提供大喷油速率、良好的喷油规律和较低的接触应力。因此传统的供油凸轮已不能适应这种趋势，急待采用新型的供油凸轮。供油凸轮是柴油机喷油泵组件之一，供油凸轮的外形对供油特性有重大影响，它是柱塞几何供油规律的主要决定因素，在一定程度上影响到喷油规律。凸轮外形决定了柱塞运动的速度和加速度，对高压系统的瞬时最高油压、供油持续期、供油量、雾化质量及剩余油压等有密切关系，同时也对运动零部件的加速度和惯性力有直接影响，这关系到凸
14、轮和滚轮的工作可靠性。近年来，随着制造工业的不断发展，对柴油机供油凸轮的外形轮廓要求越来越高，人们都在致力于优化设计供油凸轮外形轮廓。本文以美国EMD机车柴油机供油凸轮和国产内燃机车柴油机供油凸轮为研究分析对象，我们收集实测相关数据，采用CAD软件绘制供油凸轮型线图，利用EXCEL软件模拟分析得到供油凸轮从动件升程、速度、加速度等运动特性曲线，将两种凸轮进行对比分析，分析各自的优劣，以此更好的吸收最新的设计理念，对我国未来柴油机供油凸轮的发展提供重要借鉴并提出修改意见。1.2国内外机车柴油机供油凸轮发展状况及相关介绍美国内燃机车技术发展很快，其技术水平可以代表国外内燃机车先进水平。在20世纪9
15、0年代，美国内燃机车技术发展主要体现在机车功率大幅度提高，出现了功率达4632kw（6300hp）的内燃机车。16V265H型柴油机是美国EMD公司于20世纪90年代末开发研制的车用大功率中速柴油机，它是EMD公司设计和生产的第一款四冲程柴油机，目前在 国内市场为该公司赢得声誉的645和710系列柴油机均为二冲程柴油机。16V265H型柴油机的主要市场目标定位于机车，船舶，固定发电等应用领域。目前，16V265H型柴油机已由大连机车车辆有限公司以技术引进的方式进行国产化生产，作为HXN3型机车的牵引动力。16V265H型柴油机采用的电喷控制系统是由EMD公司自主研发的技术产品，在16V265H
16、型柴油机投入市场之前，该系统已经在710系列柴油机上广泛应用，实用性和可靠性得到了充分验证，是一个经过多年发展和完善的电喷控制系统。通过对供油凸轮的采样与实测，得到了凸轮的全部参数；由凸轮的运动特性曲线可知16V265H 型柴油机采用的是函数型供油凸轮。国内干线机车柴油机的供油凸轮大多采用几何供油凸轮。如大连机车厂生产16V240ZJB柴油机采用的是凹面三圆弧供油凸轮；早期从美国GE公司引进的ND5型机车柴油机采用的也是凹面三圆弧供油凸轮1。几何型面供油凸轮由于型线简单，易于设计，便于加工，且能满足一般柴油机的性能要求，因而至今仍被广泛应用。供油凸轮是柴油机燃油喷射系统的主要部件之一，凸轮型线
17、设计的是否合理，对喷油性能和整机性能都有很大的影响，因此，柴油机供油凸轮型线的研究和优化设计一直以来是各国柴油机专家的重要研究方向。1.3 国内外供油凸轮对比分析研究的必要性和意义目前，国内外的柴油机研制厂家开始对供油凸轮的函数化感兴趣，都在探索如何通过函数型面以满足柴油机对喷射性能和自身动力学性能提出的苛刻要求。法国热机研究所在PA5、PA6机型上，应用谐波函数凸轮既保持了高的柱塞平均速度，又减小了喷油段的冲击，改善了弹簧的工作条件，得到了满意的效果，但在理论研究方面尚有待进一步的深入。世界范围内各大厂家的竞争加速了柴油机的发展，为与GE公司竞争北美市场，EMD公司从1996年开始研制H（H
18、ERO）系列四冲程柴油机。本文以从美国EMD公司引进的16V265H型机车柴油机供油凸轮和国产内燃机车柴油机供油凸轮为研究对象，对其供油凸轮结构及设计参数进行分析对比，对供油凸轮的特性进行了解析，以此更好的消化吸收先进柴油机供油凸轮的最新的设计理念。1.4本文的主要研究目标及内容本文以美国EMD机车16V265H柴油机供油凸轮和国产内燃机车16V240ZJB柴油机供油凸轮为研究分析对象，对两者进行对比分析，主要内容包括以下几点：（1） 对国内外机车柴油机供油凸轮发展状况进行阐述，并说明对比分析研究的必要性和意义（2） 对工程绘图软件Auto CAD 以及数据分析软件EXCEL进行介绍（3） E
19、MD机车16V265H型柴油机供油凸轮的分析研究（4） 国产16V240ZJB型柴油机供油凸轮的分析研究（5） 从供油凸轮型线图，供油凸轮从动件升程、速度、加速度等运动特性曲线出发，将两种凸轮进行对比分析，分析各自优劣（6） 对对比分析结论做出总结，并提出合理的改进意见，以便更好的消化吸收先进柴油机供油凸轮的最新的设计理念，对我国未来柴油机供油凸轮的发展提供重要借鉴1.5本章小结本章主要阐述了本课题的来源及研究本课题的意义和重要性。讲述了柴油机供油凸轮的工作状况，在工作中对喷油泵的影响，介绍了国内外机车柴油机供油凸轮的发展状况。阐述了本文的主要研究目标及内容，通过对供油凸轮的特性的分析研究，更
20、好的消化吸收先进柴油机供油凸轮的最新的设计理念，对我国未来柴油机供油凸轮的发展提供重要借鉴，并揭示未来柴油机供油凸轮的发展趋势，具有工程实践意义。第二章 软件介绍 2.1Auto CAD 软件介绍CAD(Computer Aided Design,计算机辅助设计)是随着计算机及其外围设备和软件的迅速发展而形成的一门新兴技术，是电子信息技术与工程产业技术的结晶。 CAD通过交互式图形显示、实时构造、编辑、变换及修改并存储各类几何及拓扑信息，利用应用程序进行工程计算分析，并对设计进行模拟、优化、确定产品主要参数，利用图形处理和动画技术对模型进行仿真检验，计算机自动绘图并输出图纸、数据等各种形式的设
21、计结果，以及数据交换，并为CAM（计算机辅助制造）、CAPP（计算机辅助工艺安排）、CAE（计算机辅助工程）、PDM（产品数据管理）及CIMS（计算机集成制造系统）以至MRPII（制造资源管理系统）、ERP（企业资源管理系统）、MIS（管理信息系统）等产业信息化系统提供基础数据。CAD成为现代产业技术进步的关键和基础。 CAD技术广泛应用于机械、电子、航空、航天、汽车、船舶、轻工、纺织、建筑及工程建设等各个产业领域，成为提高产品与工程技术水平、降低消耗、缩短产品开发周期、大幅提高劳动生产率和产品质量的重要手段。CAD技术及其应用程度已成为衡量一个国家科技现代化和产业现代化水平的重要标志。人类已
22、经跨入了网络信息化时代。全球经济一体化进程明显加速，市场竞争要求产品设计制造过程朝向小批量、多样化、个性化的方向发展，同时更新更快、成体更低。异地设计、异地编程、异地加工、异地装配-远设计、异地编程、异地加工、异地装配-远程协同设计、虚拟制造、BABLESS、FOUNDRY为特征的“知识经济” 正在借助CAD与INTERNET/INTRANET迅速向我们。CAD（Computer Aided Design ）的含义是指计算机辅助设计，是计算机技术的一个重要的应用领域。Auto CAD则是美国Autodesk 企业开发的一个交互式绘图软件，是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创
23、建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。Auto CAD是目前世界上应用最广的CAD软件，市场占有率位居世界第一。Auto CAD软件具有如下特点：（1）具有完善的图形绘制功能（2）有强大的图形编辑功能（3）可以采用多种方式进行二次开发或用户定制（4）可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力（5）支持多种硬件设备（6）支持多种操作平台（7）具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从Auto CAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如Auto CAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局
24、部打开和局部加载的功能，从而使AutoCAD系统更加完善。虽然Auto CAD本身的功能集已经足以协助用户完成各种设计工作，但用户还可以通过Auto desk完成各种设计工作，但用户还可以通过Auto desk以及数千家软件开发商开发的五千多种应用软件把Auto CAD改造成为满足各专业领域的专用设计工具。这些领域中包括建筑、机械、测绘、电子以及航空航天等。Auto desk企业成立于1982年1月，在二十多年的发展历程中，该企业不断丰富和完善Auto CAD系统，并连续推出各个新版本，使Auto CAD由一个功能非常有限的绘图软件发展到了现在功能强大、性能稳定、市场占有率位居世界第一的CAD
25、系统，在城市规划、建筑、测绘、机械、电子、造船、汽车等许多行业得到了广泛的应用。当前，最新版本的Auto desk Auto CAD 2012官方已正式发行，最新软件版本将直观强大的概念设计和视觉工具结合在一起，促进了2D设计向3D设计的转换。Auto desk推出Auto CAD 2012软件，2009年3月份出正式版本，帮助建筑师、工程师和设计师更充分的实现他们的想法。欧特克在2008年世界媒体日上提出了更为壮观、令人向往的战略前景，并展示了几乎覆盖现代社会各行业的Auto desk 2012系列数字设计软件产品，这些产品除将满足企业实现创新设计的需求之外，还能够支持各行各业实现可持续发展
26、等行业新方向。Auto CAD 2012出现了一个类似于Office的宏录制器的功能，可以把你的操作过程和步骤录制下来。Auto desk Auto CAD 2012版本将更有成效地帮助用户实现更具竞争力的设计创意，其在用户界面上也有了重大改进。Auto CAD 2012软件整合了制图和可视化，加快了任务的执行，能够满足了个人用户的需求和偏好，能够更快地执行常见的CAD任务，更容易找到那些不常见的命令。新版本也能通过让用户在不需要软件编程的情况下自动操作制图从而进一步简化了制图任务，极大地提高了效率。2.2EXCEL软件介绍Microsoft Excel是办公室自动化中非常重要的一款软件，很多
27、巨型国际企业都是依靠Excel进行数据管理。它不仅仅能够方便的处理表格和进行图形分析，其更强大的功能体现在对数据的自动处理和计算，Excel是微软公司的办公软件Microsoft office的组件之一，是由Microsoft为Windows和Apple Macintosh操作系统的电脑而编写和运行的一款试算表软件。直观的界面、出色的计算功能和图表工具，再加上成功的市场营销，使Excel成为最流行的微机数据处理软件。Excel是微软公司Office办公软件中的一个组件，可以用来制作电子表格、完成许多复杂的数据运算，能够进行数据的分析，具有强大的制作图表的功能。在Excel中，工作表是一个由行和
28、列组成的表格，工作薄是工作表的集合。工作薄是计算和存储数据的文件，每一个工作簿都可以包含多张工作表，因此，可以在一个工作薄中管理各种类型的相关信息。工作表是用来存储和处理数据的最主要文档，所有对数据进行的操作，都是在工作表上进行的。工作表名称显示于工作簿窗口底部的工作表标签上。Excel中关于图表类型，共有14种标准图表类型，每一种类型又有27个子类型。同时，还有20种自定义图表类型，他们可以是标准类型的变异，也可以是标准类型的组合，每种类型主要是在颜色和外观上有所区别。下面对每一个标准图表类型加以描述。1.面积图：面积图表现了数据在一段时间内或者类型中相对关系。一个值所占的面积越大那么它在整
29、体关系中所占的比重就越大2.条形图：条形图使用水平条的长度表示它所代表的值的大小 3.气泡图：气泡图对三个系列的数据进行比较。它与XY图标很相似，X轴和Y轴共同表示两个值，但是气泡的大小由第三值确定 4.柱形图：柱形图是条形图的变体。在Excel中，柱形图是默认图表类型5.锥形图：锥形图是条形图或柱形图的变体。唯一不同之处是它使用锥体表示数据6.圆柱形：圆柱形是条形图或柱形图的变体。唯一不同之处是它使用圆柱体表示数据 7.圆环图：圆环图大体上和饼状图相似，只是不局限于单一的数据系列。每一个系列使用的圆环的一个环表示数据，而不是饼状图的片8.折线图：在折线图中，对于每一个X的值，都有一个Y值与其
30、对应，像一个数学函数一样。折线图常用于表示一段时期内的变化9.饼状图：饼状图的绘制局限于一个单一的数据系列，并且不能显示更复杂一点的数据系列。但是，饼状图通常非常生动，容易理解10.棱锥图：棱锥图是条形图或柱形图的变体。唯一不同之处是它使用棱锥表示数据11.雷达图：雷达图表示由一个中心点向外辐射的数据。中心是零，各种轴线由中心扩展出来 12.股价图：股价图常用于绘制股票的价值13.曲面图：曲面图可以用二维空间的连续曲线表示数据的走向14.XY散点图：XY散点图通过把数据描述成一系列的XY坐标值来对比一系列数据。散点图的一个应用是表示一个实验中的多个实验值此外，Excel还是强大的公式、函数和数
31、据分析工具。公式可以用来执行各运算，如加法、减法或比较工作表数值。它可以引用同一工作表中的其他单元格、同一工作簿中不同工作表中的单元格，或者其他工作簿的工作表中的单元格。公式由运算符、常量、单元格引用值、名称和工作表函数等元素构成。函数是预定义的内置模式，可以在公式中直接调用。其格式是：函数名（参数1，参数2）Excel提供了300多个函数，涉及到数学、统计学、财务等各个方面，功能比较齐全，可以进行各种复杂的计算、检索和数据处理。数学函数如ROUND（四舍五入函数）、ABS（取绝对值函数）等。统计函数如AVERAGE（算术平均值函数）、SUM（求和函数）等。日期和时间函数如TODAY（当前日期
32、函数）、NOW（当前日期和时间函数）等。逻辑函数如AND（逻辑与函数）、NOT（逻辑非函数）、OR（逻辑或函数）等。Excel中常用的数据分析工具有模拟运算表、单边量求解、规划求解等，这些工具在办公，工程实践中均有重要应用。2.3本章小结本章主要介绍了本此研究涉及到一些软件并介绍了这些软件的一些主要功能应用，Auto CAD是美国Autodesk 企业开发的一个交互式绘图软件，是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形，本文中主要应用了Auto CAD的二维绘图功能，利用实测相关数据绘制了供油凸轮的外廓型线图，凸轮轴二维
33、视图。Excel是微软公司Office办公软件中的一个组件，可以用来制作电子表格、完成许多复杂的数据运算，能够进行数据的分析，具有强大的制作图表的功能。Excel中提供了300多个函数，涉及到数学、统计学、财务等各个方面，功能比较齐全，可以进行各种复杂的计算、检索和数据处理。本文应用Excel的这些重要功能，对得到的实测数据进行了计算分析，同时利用其自带的图表功能，模拟生成了相关的特性曲线图。Auto CAD、 Excel等软件的使用从侧面说明本次研究的准确性，可行性。第三章 EMD机车16V265H型柴油机供油凸轮的分析研究3.1机车柴油机供油凸轮介绍供油凸轮是柴油机喷油泵组件之一，供油凸轮
34、的外形对供油特性有重大影响，它是柱塞几何供油规律的主要决定因素，在一定程度上影响到喷油规律。凸轮外形决定了柱塞运动的速度和加速度，对高压系统的瞬时最高油压、供油持续期、供油量、雾化质量及剩余油压等有密切关系，同时也对运动零部件的加速度和惯性力有直接影响，这关系到凸轮和滚轮的工作可靠性2。国内干线机车柴油机的供油凸轮大多采用几何供油凸轮。如大连机车厂生产16V240ZJB柴油机采用的是凹面三圆弧供油凸轮；早期从美国GE公司引进的ND5型机车柴油机采用的也是凹面三圆弧供油凸轮。几何型面供油凸轮由于型线简单，易于设计，便于加工，且能满足一般柴油机的性能要求，因而至今仍被广泛应用。供油凸轮是柴油机燃油
35、喷射系统的主要部件之一，凸轮型线设计的是否合理，对喷油性能和整机性能都有很大的影响。所以供油凸轮设计应满足如下需求1：（1）具有较高的平均速度和较宽的高平均速度范围，以便获得较高的喷油压力和较短的喷油持续时间；（2）具有较好的速度特性，以便获得良好的喷油规律和卸载性能；（3）加速度曲线应连续，保证工作平稳，负加速度不应过小，避免凸轮和滚轮脱开和弹簧负荷过大；（4）凸轮和滚轮之间的接触应力不应超过材料的许用值；（5）凸轮轴应有足够的刚度；3.2美国EMD机车柴油机供油凸轮分析3.2.1美国EMD机车供油凸轮的参数确定对于引进的16V265H型柴油机供油凸轮轴型面数据外商是不提供的；为此，我们通过
36、现场的调研与取样，对该供油凸轮轴型面进行了精密测量，测量是在德国产凸轮轴型面测量仪上进行的，升程精度为0.0001mm。测得的供油凸轮升程表如表3-1所列，最终确定了图3-1供油凸轮型线图3。表3-1 美国EMD机车供油凸轮升程表凸轮转角/（CaA）升程/mm凸轮转角/（CaA）升程/mm02468101214161820222426283032 0.00000.00640.05100.17130.40350.78121.33432.08633.05524.24445.64707.24419.003410.884312.840614.824316.79033436384042444648505
37、254565860626466 18.7001 20.5202 22.2221 23.7826 25.1832 26.410927.458628.324329.012429.532429.900230.136430.267230.322030.333630.333630.3337图3-1 EMD机车柴油机供油凸轮型线图由图3-1可知，该供油凸轮的升程持续角度为66.03，8.83的最大升程持续角度，凸轮下降阶段持续角度为174.14，总的持续角度为249。供油凸轮的基圆半径为65.63mm，基圆尺寸比较大，有利于降低凸轮、滚轮间的接触应力，增加凸轮轴刚度。也实测了供油滚轮的直径与宽度分别为70
38、mm和38.2mm；较大的滚轮直径与宽度都能有效的降低凸轮与滚轮之间的接触应力。供油凸轮的最大升程达到30.33mm，通过这个基本的参数，我们可以预知该引进机车柴油机的喷油泵能产生很高的喷油压力，因为凸轮的最大升程是影响喷油压力的因素之一。3.2.2美国EMD机车供油凸轮的计算分析 本文通过数值模拟分析得到了图3-2至图3-4EMD机车供油凸轮的运动特性曲线。图3-2 EMD机车供油凸轮升程曲线图3-3 EMD机车供油凸轮速度曲线图3-4 EMD机车供油凸轮加速度曲线由图3-2可知，供油凸轮在工作过程持续角度为249的升程曲线；图3-3所示的也是供油凸轮在工作过程持续角度为249的速度曲线，凸
39、轮的最高速度为0.991mm/（）；图3-4所示的亦是供油凸轮在工作过程持续角度为249的加速度曲线，凸轮的最大负加速度为-0.0455mm/（）2；在模拟过程中，软件分析采用的单位为毫米，度等，所以，有必要对不同的单位进行转换，在凸轮轴转速为1000r/min时，具体如下操作： 速度的转换：1mm=/180mm/（）=/180mm/（）=/30m/s加速度:1mm=（/180mm）2/（）2=2/30m/s2在本文中，标定转速下凸轮轴转速为500r/min,即可得到：1mm/（）=3m/s；1mm/()2=9000 m/s2。因此该凸轮的最大速度为2.975m/s；最大负加速度为409.5m
40、/ s 2。升程曲线 速度曲线加速度曲线图3-5 EMD机车供油凸轮特性曲线为方便查阅，在已得到的供油凸轮升程表基础上利用数值差分计算得到了供油凸轮在上升阶段的特性曲线图3-5。由图3-5知该凸轮的加速度曲线是连续的，在凸轮供油期间没有产生冲击，能大大改善凸轮传动机构的动力学性能，能有效的保证柴油机在工作期间的平稳性4。3.3美国EMD机车柴油机凸轮轴解析16V265H柴油机凸轮轴装配由4个单节组成，用螺栓和定位销定位连接把紧。每个单节控制每列两个共4个气缸。对应每个气缸有3个凸轮：供油凸轮、进气凸轮和排气凸轮。传动齿轮通过一组螺柱和螺母紧固在最后一节凸轮单节上。单节凸轮轴如图3-6所示。凸轮
41、轴安装在两列气缸V 型夹角的中间，每个单节由两个凸轮轴轴承座提供支承。两个平切口的半瓦安装在每个轴承座中。凸轮轴轴承座同时也是随动摇臂轴单节的支承，它们位于凸轮轴上方。安装在随动摇臂轴上的随动摇臂，通过滚轮将凸轮的旋转运动转换成垂直运动（即喷油泵推杆运动方向），并传递到推杆上5。随动摇臂机构如图3-7所示，随动摇臂机构运动矢量如图3-8所示。图3-6 EMD机车单节凸轮轴 图3-7 随动摇臂机构示意图 图3-8 随动摇臂机构运动矢量图通过上面的分析，我的一个启示是供油凸轮的最大升程并非直接等于喷油泵柱塞的最大行程。因为凸轮的运动带动随动滚轮和喷油泵推杆的运动存在一个运动分量关系。这与以往机车供
42、油凸轮的最大升程等于柱塞的最大行程，设计的理念上有了重要的改变，这里暂且将之称为创新型滚轮随动机构。 根据上一节对供油凸轮参数的分析，可以确定喷油泵柱塞的最大行程为28.02mm；即，其中为16V265H型柴油机V型夹角45的二分之一。同时柱塞运动的速度与加速度存在相同的分量关系，计算方法同前。3.4本章小结本章主要对美国EMD机车16V265H型柴油机供油凸轮进行了详细的研究分析，通过研究分析，我们得到了以下结论：（1）通过对供油凸轮的采样与实测，得到了凸轮的全部参数；由凸轮的运动特性曲线可知16V265H型柴油机采用的是函数型供油凸轮（2）实测了供油滚轮的直径与宽度分别为70mm和38.2
43、mm；该供油机构采用了创新性滚轮随动机构，采用单根凸轮轴驱动供油机构能有效的简化供油系统结构（3）确定了该供油凸轮的最大升程为30.3337mm，柱塞的最大升程为28.02mm。通过对16V265H柴油机供油凸轮的分析，对研究该燃油系统有重要的作用，同时也为国内同行提供借鉴经验第四章 国产16V240ZJB型柴油机供油凸轮的分析研究4.1国产16V240ZJB型柴油机供油凸轮分析4.1.1DF4B内燃机车供油凸轮的参数确定国产16V240ZJB型柴油机装载在DF4B型内燃机车上，通过查阅DF4B型内燃机车结构原理检修书籍，对数据处理最终得到了DF4B内燃机车柴油机供油凸轮的全部参数5。得到的供
44、油凸轮升程表如表4-1所列，最终确定了图4-1供油凸轮型线图。表4-1 DF4B内燃机车供油凸轮升程表凸轮转角/（CaA）升程/mm凸轮转角/（CaA）升程/mm03691215182124 0.000.130.511.162.093.324.886.788.74273033363942454851 10.6812.6114.4716.0917.4318.4919.2819.7820.00图4-1 国产DF4B机车柴油机供油凸轮型线图16V240ZJB型柴油机供油凸轮采用凹面三圆弧外形，基圆半径为，凸轮最大升程为20mm，供油始点位于凸轮的凹弧段，供油终点位于柱塞运动降速初期，如图4-1视。4
45、.1.2DF4B内燃机车供油凸轮的计算分析同上文，我们通过数值模拟分析得到了图4-2至图4-4国产DF4B内燃机车供油凸轮的运动特性曲线。图4-2 DF4B机车供油凸轮升程曲线 图4-3 DF4B机车供油凸轮速度曲线图4-4 DF4B机车供油凸轮加速度曲线由图4-2可知，供油凸轮在工作过程持续角度为129的升程曲线；图4-3所示的也是供油凸轮在工作过程持续角度为129的速度曲线，凸轮的最高速度为0.653mm/（）；图4-4所示的亦是供油凸轮在工作过程持续角度为129的加速度曲线，凸轮的最大负加速度为-0.0322mm/（）2；在模拟过程中，软件分析采用的单位为毫米，度等，所以，有必要对不同的单位进行转换，在凸轮轴转速为1000r/min时，具体如下操作： 速度的转换：1mm=/180mm/（）=/180mm/（）=/30m/s加速度:1mm=（/180mm）2/（）2=2/30m/s2在本文中，标定转速下凸轮轴转速为500r/min,即可得到：1mm/（）=3m/s；1mm/()2=9000 m/s2。因此该凸轮的最大速度为1.96m/s；最大负加速度为289.98m/ s
