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

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，而噴油器你需要設(shè)計和控制。

首先，什么是機(jī)械，機(jī)械是力和運(yùn)動的系統(tǒng)。所以，如果要設(shè)計，我們首先要計算所有的運(yùn)動和力
運(yùn)動：啟動的時間點(diǎn)，開啟過程時間，關(guān)閉的時間，開啟是速度，關(guān)閉的時間點(diǎn)（信號開始后閥門開始響應(yīng)的時間點(diǎn)計算），關(guān)閉的速度。我們噴油的多少，速度就是受這些基本運(yùn)動控制的，當(dāng)然，還和很多其他應(yīng)力例如設(shè)計壓力，孔的形狀，角度，大小有關(guān)，細(xì)節(jié)展開會無窮無盡，不是我這里要表達(dá)的。
力的計算：這些運(yùn)動是力來控制，而且運(yùn)動和力是耦合的（運(yùn)動過程力會不斷的變化），所以我們需要計算所有相關(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，保證我們的力和運(yùn)動正常完成，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)整個系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的過程中不發(fā)生破壞。這個就不展開了，這個就是機(jī)械設(shè)計的部分，本質(zhì)是一個強(qiáng)度計算的問題，例如安全性，可靠性。

這就是機(jī)械設(shè)計的一個基本給過程。我們最近在做是事情，就是流體和力和電磁的力是耦合的。因為流體的力會影響閥門的開度，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)計結(jié)構(gòu)不同，流體的力計算發(fā)生了明顯的調(diào)整，所以整個電磁閥的開啟需要完全重新計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)計是一個運(yùn)動，力和應(yīng)力計算過過程。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，這個時代，當(dāng)大家工作的時候，大部分人不再做這些事情了，隨便抄一個，或者完全依賴手冊（能查手冊已經(jīng)算很強(qiáng)了）。
機(jī)械設(shè)計是一個極端難的領(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)計的過程（運(yùn)動，力和應(yīng)力的計算）。

這周遇到的事情就是，閥的設(shè)計發(fā)生了明顯變化，流體力的計算發(fā)生了明顯的變化，流體的壓降系數(shù)需要重新計算，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，不知道誰對誰錯，正在檢查問題在哪里。

我知道，不同的人對機(jī)械設(shè)計的理解差別很大。但是我覺得，教科書就是這么教育我們的，運(yùn)動，力和應(yīng)力的計算。作為LOSER和少數(shù)派，有時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，那么單位時間噴射的流量也就不斷變化，我們把每個時間的噴射流量加起來就是整個噴射的流量。這些細(xì)節(jié)你不斷細(xì)化下去會很復(fù)雜，因為開啟是快慢是不一樣的，因為不一樣的設(shè)計系統(tǒng)，閥門的運(yùn)動大體一直，但是細(xì)節(jié)千差萬別。。總之就是，你要去設(shè)計和計算計算任何一個細(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)計的處理就是全球一線公司的永恒的競爭，是傳統(tǒng)發(fā)動機(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，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)里面一大堆最頂級的機(jī)械設(shè)計的牛人集中在這領(lǐng)域競爭。當(dāng)然，現(xiàn)在，電動車的到來，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，那才叫計算。

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這個CASE，球閥受4個力，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)計做了明顯的改變，液壓力需要完全重新計算，而我們的過去的計算就算基于理論計算+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)計完全變了，液體開啟過程中對閥的作用力需要完全重新計算，然后重新擬合一個計算公式。