【正文】 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車 進(jìn)排氣的瞬時(shí)運(yùn)動 分析 院系名稱 ： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 機(jī)械 08 級 3 班 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 職 稱 ： 二 ○一二年六月 The Graduation Design for Bachelor39。s Degree Movement Simulation of Input Air and Outputair Valve of Engine based on Pro/e Candidate： Lu Liangliang Specialty： Mechanical Design Manufacturing and Automation Class： 083 Supervisor： Lecturer Geng Ruiguang Heilongjiang Institute of Technology 202106Harbin I 摘 要 配氣機(jī)構(gòu)作為內(nèi)燃機(jī)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)合理與否直接關(guān)系到內(nèi)燃機(jī)的動力性能、經(jīng)濟(jì)性能、排放性能及工作的可靠性、耐久性。隨著內(nèi)燃機(jī)高功率、高速化，人們對其性能指標(biāo)的要求越來越高，要求其在高速運(yùn)行的條件下仍然能夠平穩(wěn)、可靠地工作，因而對其配氣機(jī)構(gòu)提出了更高的要求。配氣凸輪型線是配氣機(jī)構(gòu)的核心部分，配氣凸輪型線設(shè)計(jì)是配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要途徑之一。模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究是內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)研究兩種重要手段。 本文對 配氣機(jī)構(gòu)給零件形狀、尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并且應(yīng)用 proengineer 進(jìn)行了實(shí)體建模，得到了配氣機(jī)構(gòu)的三維裝配圖。再將配氣機(jī)構(gòu)模型導(dǎo)入 ADAMS 軟件進(jìn)行約束的建立以及驅(qū)動的添加，使得配氣機(jī)構(gòu)能夠在 ADAMS軟件中進(jìn)行仿真，從而得到各種數(shù)據(jù)曲線對整個機(jī)構(gòu)的性能進(jìn)行分析，根據(jù)各種數(shù)據(jù)分析得到配氣機(jī)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 內(nèi)燃機(jī)；配氣機(jī)構(gòu)； 虛擬樣機(jī)技術(shù)； 建模； 仿真 II ABSTRACT The valve train is one of the most important mechanisms in a internal bustion engine, whether the performances are good or bad, that affecting the power performance, economic performance, emissions performance of the engine, as well as affecting the reliability and wear performances of the whole engine. Along with the requests of the engine’s high power, superspeed, people demand a higher index. That is, when the engine runs under a high speed, it can still work steadily and dependably, which demand that the valve train system should have a high performance. Cam profile is the hard core of the valve train, which design is one of the important ways to carry out valve train optimal design. Simulation calculation and experimentation research are two important ways to carry out research and development on valve train of internalbustion engine. This thesis devise the parts shape and dimension for the valve train, obtain the 3D assembly diagram base on model entities by proengineer. Importing the valve train to ADAMS software, then creating the constraints and adding drives. Sequentially, analyze the whole anization performance, after get the various data curve from valve train be capable simulation in ADAMS software. Finally, obtain the optimum design of valve train according to various data analysis. Key words: Internal bustion engine。 Valve train VPT。 Virtual prototyping technology。 Modeling。 Simulation 目 錄 摘要 ………………………………………………………………………………… Ⅰ Abstract ………………………………………………………………………………… Ⅱ 第 1 章 緒論 ……………………………………………………………………………… 1 課題 研究的目的和意義 ………………………………………………………… 1 設(shè)計(jì)的目的……………………………………………………………… 1 設(shè)計(jì)的意義……………………………………………………………… 1 柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)現(xiàn)狀 …………………………………………………………… 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容………… ……………………………………………………………… 2 用計(jì)算機(jī)輔助配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 ……………………………………………… 3 本文研究內(nèi)容………… …………………………………………………………… 3 第 2 章 配氣機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) ………………… …… ………………………… 5 氣門……………………… … …………………………………………………… 5 氣門設(shè)計(jì)的基本要求 ……………………………… …………………… 5 氣門的工作條件分析及材料的選擇 …………………………………… 5 氣門頭的設(shè)計(jì)……… …………………………………………………… 6 氣門桿的設(shè)計(jì)……………………… …………………………………… 7 氣門的主要損壞形式和預(yù)防措施… …………………………………… 8 氣門彈簧的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 9 氣門彈簧的設(shè)計(jì)要求 …………………………………………………… 9 彈簧介紹…………………………… …………………………………… 9 氣門彈簧的有關(guān)計(jì)算… ………………………………………………… 11 搖臂的設(shè)計(jì)……… ………………… … ………………………………………… 13 搖臂的工作原理…… …………………………………………………… 13 搖臂與氣門桿頂面間接觸應(yīng)力的計(jì)算 ……………………………… 14 推桿的設(shè)計(jì)………… …… … …………………………………………………… 14 推桿的功能結(jié)構(gòu)形式…… ……………………………………………… 14 尺寸設(shè)計(jì)………… ……………………………………………………… 14 挺柱的設(shè)計(jì) …………… ……………………………………………………… 16 挺柱的結(jié)構(gòu)………… …………………………………………………… 16 平面挺柱導(dǎo)向面與導(dǎo)向孔之間的擠壓應(yīng)力的計(jì)算 …………………… 16 平面挺柱的最大速度 …………………………………………………… 16 凸輪與挺柱間接觸應(yīng)力的計(jì)算…… …………………………………… 17 凸輪的設(shè)計(jì)………… …………………………………………………………… 18 凸輪軸的 設(shè)計(jì)……… ………………………………………………………… 19 凸輪軸基本要求…… …………………………………………………… 19 凸輪軸計(jì)算 ……………………………………………………………… 20 本 章小結(jié)……………………………………………………………………… 21 第 3 章 Proengineer 和 Adams 軟件理論基礎(chǔ) ………… ………………………… 23 虛擬樣機(jī)技術(shù)介紹 ………………… … ……………………………………… 23 虛擬樣機(jī)強(qiáng)有力的工具 ………………………………………………………… 24 用 Proe 和 Adams 開發(fā)虛擬樣機(jī)的主要流程 … ……………………………… 24 多體動力學(xué) ……………………………………………………………………… 25 本章小結(jié)………………………………………… ……………………………… 28 第 4 章 建模與仿真 …………… …… ……… ………………… … …… …………… 29 Proe 實(shí)體建模 …… ………………… … ………………………………………… 29 建立 Proe 裝配圖 … ……………………… … …………………………………… 32 將裝配圖導(dǎo)入 Adams…… … …………………………………………………… 34 配氣機(jī)構(gòu)多體動力學(xué)仿真結(jié)果及分析 ………………………………………… 35 本章小結(jié)………………………………………………………………………… 42 結(jié)論 …………… ………………………………………………………………………… 43 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………… 44 致謝 ……………………………………………………………………………………… 46 1 第 1 章 緒 論 課題研究的目的和意義 設(shè)計(jì)的目的 建立在計(jì)算機(jī)實(shí)體建模及可視化基礎(chǔ)上的虛擬樣機(jī)技術(shù)是應(yīng)用于現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的數(shù)字化設(shè)計(jì)及分析工具。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，從而得到發(fā)動機(jī)在供作時(shí)，配氣機(jī)構(gòu)中個零件的參數(shù)。為配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供便利。 設(shè)計(jì)的意義 氣門機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)進(jìn) /排氣系統(tǒng)的重要組成部分。同時(shí)，進(jìn)排氣閥門噪聲也是發(fā)動機(jī)噪聲的主要來源之一。隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不斷提高以及廣泛采用的多氣門方案都可能導(dǎo)致發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣閥門噪聲的增加。在發(fā)動機(jī)噪聲法規(guī)的日益嚴(yán)格的今天，對發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣閥門的運(yùn)動分析是很有意義的。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)也是意義重大?，F(xiàn)代社會分工中，設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)各行業(yè)都需要的重要工作，其對行業(yè)的發(fā)展、各項(xiàng)工作的開展都有著重要的積極。服裝設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)、圖形圖像設(shè)計(jì)等已經(jīng)成為了行業(yè)工作所必須的工作。計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的出現(xiàn)為設(shè) 計(jì)人員的工作帶來了巨大的變化，其極大的緩解了傳統(tǒng)手工制圖設(shè)計(jì)存在的勞動量大、不易修改等缺點(diǎn)，促進(jìn)了設(shè)計(jì)工作的改革以及工作效率的提高?？茖W(xué)的分析計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)對設(shè)計(jì)工作的重要意義有助于相關(guān)軟件企業(yè)針對行業(yè)應(yīng)用細(xì)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，為設(shè)計(jì)工作提供更加便捷、穩(wěn)定的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)現(xiàn)狀 過去的配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，只單一研究凸輪，而沒有考慮其他零部件產(chǎn)生的影響。由于配氣機(jī)構(gòu)是一個彈性系統(tǒng)，它由許許多多的零部件所組成，往往一個成功柴油機(jī)所采用的凸輪應(yīng)用于其他類型的柴油機(jī)上不一定效果會好，凸輪必須和整個配 氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)合在一起進(jìn)行考慮，良好的凸輪設(shè)計(jì)也必須與系統(tǒng)的其他零部件正確匹配，才能達(dá)到希望的效果 圖 [1~4]。 為了準(zhǔn)確研究配氣機(jī)構(gòu)的動態(tài)性能，了解氣門的實(shí)際運(yùn)動規(guī)律，在機(jī)