SolidWorks+ANSYS电磁直线执行器动圈的有限元分析(2)

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4.12电磁直线执行器材料的改进 27

4.2改进方案下的变形量、应力分析 31

结论 33

致谢 34

参考文献 35

附录

1 绪论

1.1研究的目的与意义

众所周知，当今社会能源形势趋于紧张，环境污染问题也日益加重，全球的能源问题和汽车排放问题越来越受到国际社会的广泛关注。在如此严峻的能源环保形势下，发动机技术的改革和创新被人们提上了研究日程。研究人员们一方面积极寻求常规发动机的技术改进，希望通过改善发动机性能来提高其热效率并且降低有害物的排放，以适应能源结构的变化，满足日益严格的排放标准。另一方面，新燃料、新能源和新动力的研发也得到了重视，通过努力开发新型发动机来达到节能、环保的目的。

汽车发动机的进排气性能受到发动机的配气相位的影响。另外，发动机的配气相位对燃烧过程的好坏也起着至关重要的作用。配气相位的选择[1]要考虑到发动机的高速功率、低速扭矩、怠速油耗、部分负荷下的燃油经济性、低速平稳和废气排放问题。为了改进发动机的性能，配气相位应随着转速和负荷的变化而变化。可变配气相位可以在发动机整个工作范围内的转速和负荷下，为其提供合适的气门开启关闭时刻，从而改善了发动机的进气和排气性能，较好的满足发动机在高转速与低转速、大负荷与小负荷时动力性、经济性和低排放的要求[2][3]。因此可变气门驱动技术以其能够提高发动机的综合性能的显著特点，已成为发动机研究重点方向之一。

常规发动机采用凸轮机构驱动进排气门运动实现配气功能,其配气定时和气门升程都不同程度地受到凸轮型线的限制,只能在部分工况下达到最佳燃油经济性和排放性能[4]。无凸轮发动机(camless engine) 取消了传统的凸轮机构,采用专门的驱动机构分别独立驱动进排气门，从而实现配气功能。这种机构的优点是可以柔性地调节配气定时和气门升程,从而提高发动机的动力性和经济性,并有效地降低有害物的排放。目前主要采用电液、电磁等方式驱动气门运动。

电磁驱动气门是一个全新的机构，它是内燃-直线发电集成动力系统中自由活塞发动机的重要组成部分，发动机应用电磁驱动气门可以灵活地调节配气定时和气门升程，减小泵气损失，全面提升自身性能。目前针对电磁驱动气门的研究大都基于双弹簧、双电磁铁结构，此类电磁驱动气门响应迅速，但电磁铁的电磁力随着与衔铁间的气隙减小呈非线性迅速增大，给落座速度的控制带来了一定的困难。另外，气门开启和关闭状态的保持力由电磁铁吸住衔铁提供，因此气门升程在设计中就已确定而不可变，在某些特殊工况下不利于发动机最佳性能的实现。

动圈式电磁驱动气门时电磁驱动气门的一种，它是基于永磁直线电机的工作原理，相比于其他气门，它能够实现高精度的位移控制、灵活的调节配气定时和气门的升程，其结构如图1.2所示。

动圈式电磁驱动气门结构原理图