機械設計：噴油器為例，運動，力和應力的計算

liuxiaoran

其實本質和你家的花灑沒有區別。唯一的區別就是花灑你隨便抄一個，而噴油器你需要設計和控制。

首先，什么是機械，機械是力和運動的系統。所以，如果要設計，我們首先要計算所有的運動和力
運動：啟動的時間點，開啟過程時間，關閉的時間，開啟是速度，關閉的時間點（信號開始后閥門開始響應的時間點計算），關閉的速度。我們噴油的多少，速度就是受這些基本運動控制的，當然，還和很多其他應力例如設計壓力，孔的形狀，角度，大小有關，細節展開會無窮無盡，不是我這里要表達的。
力的計算：這些運動是力來控制，而且運動和力是耦合的（運動過程力會不斷的變化），所以我們需要計算所有相關的力，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=KX。電視電磁力和流體的力就復雜很多了，就嚴格依靠專業的流體專家和電磁專家。

什么是機械設計，保證我們的力和運動正常完成，所以我們左右的部件需要一定的形狀和尺寸。也就是保證結構整個系統在實現運動的過程中不發生破壞。這個就不展開了，這個就是機械設計的部分，本質是一個強度計算的問題，例如安全性，可靠性。

這就是機械設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的，而我們的新的設計結構不同，流體的力計算發生了明顯的調整，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。

寫這么多，我想表達的是：
機械設計是一個運動，力和應力計算過過程。從小的教育系統不遺余力的從出來牛頓力學開始就一路在一直教我們這些東西，但是，這個時代，當大家工作的時候，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（能查手冊已經算很強了）。
機械設計是一個極端難的領域，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，而沒有真正的機械設計的過程（運動，力和應力的計算）。

這周遇到的事情就是，閥的設計發生了明顯變化，流體力的計算發生了明顯的變化，流體的壓降系數需要重新計算，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果也不符合預期，不知道誰對誰錯，正在檢查問題在哪里。

我知道，不同的人對機械設計的理解差別很大。但是我覺得，教科書就是這么教育我們的，運動，力和應力的計算。作為LOSER和少數派，有時候覺得很無力和孤獨，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+關閉時刻的油。
再細節化：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。這些細節你不斷細化下去會很復雜，因為開啟是快慢是不一樣的，因為不一樣的設計系統，閥門的運動大體一直，但是細節千差萬別。。總之就是，你要去設計和計算計算任何一個細節都很有難度。。

再比如，我們最關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，這些設計的處理就是全球一線公司的永恒的競爭，是傳統發動機的最核心的技術點之一，結構專家，機械設計，流體，電磁，材料（例如各種表面涂層），甚至是化學，機械制造。。全球最大的機械產品系統里面一大堆最頂級的機械設計的牛人集中在這領域競爭。當然，現在，電動車的到來，這些核心領域全部崩塌了。

邢云鶴

感謝分享

loury007

都是為了利用有限的原油資源.......

風若冷

直接列方程式，那才叫計算。

liuxiaoran

風若冷 發表于 2022-6-21 12:48
直接列方程式，那才叫計算。

：
這個CASE，球閥受4個力，電磁力，液壓力，彈簧力，和重力。我們現在的難點就是設計做了明顯的改變，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+仿真標定的，標定的參數主要是PressRatio，壓降系數。

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

但是現在設計完全變了，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。