機(jī)械設(shè)計(jì)：噴油器為例，運(yùn)動(dòng)，力和應(yīng)力的計(jì)算

liuxiaoran

其實(shí)本質(zhì)和你家的花灑沒有區(qū)別。唯一的區(qū)別就是花灑你隨便抄一個(gè)，而噴油器你需要設(shè)計(jì)和控制。

首先，什么是機(jī)械，機(jī)械是力和運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。所以，如果要設(shè)計(jì)，我們首先要計(jì)算所有的運(yùn)動(dòng)和力
運(yùn)動(dòng)：?jiǎn)��?dòng)的時(shí)間點(diǎn)，開啟過程時(shí)間，關(guān)閉的時(shí)間，開啟是速度，關(guān)閉的時(shí)間點(diǎn)（信號(hào)開始后閥門開始響應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)計(jì)算），關(guān)閉的速度。我們噴油的多少，速度就是受這些基本運(yùn)動(dòng)控制的，當(dāng)然，還和很多其他應(yīng)力例如設(shè)計(jì)壓力，孔的形狀，角度，大小有關(guān)，細(xì)節(jié)展開會(huì)無窮無盡，不是我這里要表達(dá)的。
力的計(jì)算：這些運(yùn)動(dòng)是力來控制，而且運(yùn)動(dòng)和力是耦合的（運(yùn)動(dòng)過程力會(huì)不斷的變化），所以我們需要計(jì)算所有相關(guān)的力，閥上的電磁力，流體的力，彈簧力，重力（可以忽略），彈簧力比較簡(jiǎn)單，F(xiàn)=KX。電視電磁力和流體的力就復(fù)雜很多了，就嚴(yán)格依靠專業(yè)的流體專家和電磁專家。

什么是機(jī)械設(shè)計(jì)，保證我們的力和運(yùn)動(dòng)正常完成，所以我們左右的部件需要一定的形狀和尺寸。也就是保證結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的過程中不發(fā)生破壞。這個(gè)就不展開了，這個(gè)就是機(jī)械設(shè)計(jì)的部分，本質(zhì)是一個(gè)強(qiáng)度計(jì)算的問題，例如安全性，可靠性。

這就是機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)基本給過程。我們最近在做是事情，就是流體和力和電磁的力是耦合的。因?yàn)榱黧w的力會(huì)影響閥門的開度，而開度的大小和電磁力是直接相關(guān)的，而我們的新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同，流體的力計(jì)算發(fā)生了明顯的調(diào)整，所以整個(gè)電磁閥的開啟需要完全重新計(jì)算而不是只是改變參數(shù)。

寫這么多，我想表達(dá)的是：
機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)運(yùn)動(dòng)，力和應(yīng)力計(jì)算過過程。從小的教育系統(tǒng)不遺余力的從出來牛頓力學(xué)開始就一路在一直教我們這些東西，但是，這個(gè)時(shí)代，當(dāng)大家工作的時(shí)候，大部分人不再做這些事情了，隨便抄一個(gè)，或者完全依賴手冊(cè)（能查手冊(cè)已經(jīng)算很強(qiáng)了）。
機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)極端難的領(lǐng)域，需要一代又一代的相互傳承和抄襲，但是這不代表我們只有抄襲和拍腦袋，而沒有真正的機(jī)械設(shè)計(jì)的過程（運(yùn)動(dòng)，力和應(yīng)力的計(jì)算）。

這周遇到的事情就是，閥的設(shè)計(jì)發(fā)生了明顯變化，流體力的計(jì)算發(fā)生了明顯的變化，流體的壓降系數(shù)需要重新計(jì)算，或者用一種其他的變通方法來處理這些，而且流體工程師得到的初步的力的結(jié)果也不符合預(yù)期，不知道誰對(duì)誰錯(cuò)，正在檢查問題在哪里。

我知道，不同的人對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的理解差別很大。但是我覺得，教科書就是這么教育我們的，運(yùn)動(dòng)，力和應(yīng)力的計(jì)算。作為L(zhǎng)OSER和少數(shù)派，有時(shí)候覺得很無力和孤獨(dú)，一口氣匆匆寫這些。。。

liuxiaoran

例如噴油量，就是開啟過程的噴油+開啟后的噴油+關(guān)閉時(shí)刻的油。
再細(xì)節(jié)化：開啟過程，閥門位置在迅速變化，那么單位時(shí)間噴射的流量也就不斷變化，我們把每個(gè)時(shí)間的噴射流量加起來就是整個(gè)噴射的流量。這些細(xì)節(jié)你不斷細(xì)化下去會(huì)很復(fù)雜，因?yàn)殚_啟是快慢是不一樣的，因?yàn)椴灰粯拥脑O(shè)計(jì)系統(tǒng)，閥門的運(yùn)動(dòng)大體一直，但是細(xì)節(jié)千差萬別。。總之就是，你要去設(shè)計(jì)和計(jì)算計(jì)算任何一個(gè)細(xì)節(jié)都很有難度。。

再比如，我們最關(guān)心的燃油噴射的長(zhǎng)度，角度，顆粒大小，均勻程度，壓力分布，噴射形狀的控制，這些設(shè)計(jì)的處理就是全球一線公司的永恒的競(jìng)爭(zhēng)，是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的最核心的技術(shù)點(diǎn)之一，結(jié)構(gòu)專家，機(jī)械設(shè)計(jì)，流體，電磁，材料（例如各種表面涂層），甚至是化學(xué)，機(jī)械制造。。全球最大的機(jī)械產(chǎn)品系統(tǒng)里面一大堆最頂級(jí)的機(jī)械設(shè)計(jì)的牛人集中在這領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)然，現(xiàn)在，電動(dòng)車的到來，這些核心領(lǐng)域全部崩塌了。

邢云鶴

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loury007

都是為了利用有限的原油資源.......

風(fēng)若冷

直接列方程式，那才叫計(jì)算。

liuxiaoran

風(fēng)若冷 發(fā)表于 2022-6-21 12:48
直接列方程式，那才叫計(jì)算。

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這個(gè)CASE，球閥受4個(gè)力，電磁力，液壓力，彈簧力，和重力。我們現(xiàn)在的難點(diǎn)就是設(shè)計(jì)做了明顯的改變，液壓力需要完全重新計(jì)算，而我們的過去的計(jì)算就算基于理論計(jì)算+仿真標(biāo)定的，標(biāo)定的參數(shù)主要是PressRatio，壓降系數(shù)。

(pi*FuelP*sealdia^2/(4*(1 + PressRatio*(Position/maxstroke)^2))))。

但是現(xiàn)在設(shè)計(jì)完全變了，液體開啟過程中對(duì)閥的作用力需要完全重新計(jì)算，然后重新擬合一個(gè)計(jì)算公式。