【正文】 將 PRO/ E 的 prt 格式先轉(zhuǎn)換為 iges 格 式，在 PRO/ E 中打開要分析的圖形，點(diǎn)擊文件按鈕，選擇保存副本，選擇類型為 IGS，如圖 所示，然后在 ANSYS 環(huán)境下Utility Menu: File Import IGES ，如圖 所示。 （ 1）第一種是在 PRO/E 與 ANSYS 中建立一種接口連接，由于此種方法對兩者的要求是 Pro/E 軟件的版本發(fā)布日期不能高于 ANSYS 軟件的版本發(fā)布日期。 本次設(shè)計采用的是 Pro/ 與 為研究對象，并采用這兩個軟件進(jìn)行了實(shí)體模型在兩個不同軟件之間的轉(zhuǎn)換和連接。一般情況下，這個窗口隱藏在主窗口后面 ANSYS 與 Pro/E 由于目前 CAD和 CAE這兩個領(lǐng)域最具代表性的應(yīng)用軟件分別是 Pro/E和 ANSYS。 （ 5） Main Menu（主菜單窗口）包括一些基本的 ANSYS 命令，以處理器（ processor）的類型來組織（前處理器，求解器等等），具體的命令是否可用與 ANSYS 當(dāng)前所處得處理器位置有關(guān)。 ANSYS 的圖形用戶界面主要有 8 個部分組成 [18]： （ 1） Utility Menu（實(shí)用菜單）包括一些在整個分析過程中都有可能要用 到的一些命令，比如文件類命令、選取類命令以及圖形控制和一些參數(shù)設(shè)置等等。 ANSYS 公司是由美國匹茲堡大學(xué)力學(xué)系教授、有限元法的權(quán)威、著名的力學(xué)專 家John Swanson 博士于 1970 年創(chuàng)建而發(fā)展起來的，其總部位于美國賓夕法尼亞州的匹茲堡市，目前是世界 CAE 行業(yè)最大的公司之一 [17]。 ANSYS 軟件從 20 世紀(jì)70 年代誕生至今，經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展成為能夠跟計算機(jī)硬件軟件發(fā)展水平的功能完備的有限元軟件系統(tǒng)，已經(jīng)為全球工業(yè)界所廣泛接受。進(jìn)過進(jìn)十幾年的發(fā)展，各種不同的有限元方法形態(tài)發(fā)展的更為豐富，理論基礎(chǔ)更為完善，而且已經(jīng)開發(fā)出了一批實(shí)用、有效的通用和專用的有限元軟件，國際上著名的通用有限元軟件有幾十種，常用的有 MARK、 ANSYS、 ALGOR、 NASTRAN、 ADINA 以及 SAP等。裝配結(jié)果基本符 合要求，不足的地方是沒有使配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動起來，如果能使其運(yùn)動起來效果會更好一些，另外，畢竟是模擬裝配，有些地方不能夠考慮到實(shí)際的問題，希望如果能夠結(jié)合著實(shí)際來操作，效果會更加的凸顯。 53 圖 加入進(jìn)氣門 排氣搖臂軸的組裝和進(jìn)氣搖臂軸的組裝十分相似，在這里就不做過多的介紹，整體的步驟如圖 所示 。 51 圖 兩者對齊 （ 7）按照同樣的方法再把其余的幾個進(jìn)氣搖臂組裝到搖臂軸上，所得到如圖 所示。 49 圖 打開菜單 （ 3）點(diǎn)擊打開命令，彈出進(jìn)氣搖臂軸的三維視圖，點(diǎn)擊右下角的 命令，如圖 所示。 裝配過程 （ 1）在工具欄內(nèi)單擊新建按鈕，彈出新建對話框。 圖 齒帶的掃描軌跡草繪圖 畫出 帶齒 的草繪圖， 拉伸去材料后陣列， 得到圖 所示。單擊 “ 文件 ” 工具欄中的新建工具，彈出 “ 新建 ” 對話框，如圖 所示。 圖 從動齒輪軸孔的草繪圖 畫出 輪輻的 草繪圖， 旋轉(zhuǎn)去材料后拉伸去材料， 得到圖 所示。 圖 “新建”窗口 圖 選擇“類型” （ 2）點(diǎn)選 “ 類型 ” 選項(xiàng)中的 “ 零件 ” 單選按鈕，點(diǎn)選子類型選項(xiàng)組中的 “ 實(shí)體 ”單選鈕，并在名稱文本框中輸入新建文件的名稱，取消勾選 “ 使用默認(rèn)模板 ” 復(fù)選框，單擊 “ 確定 ” 彈出新文件選項(xiàng)對話框。 圖 驅(qū)動齒輪的鍵槽草繪圖 41 畫出 小孔 的草繪圖， 拉伸去材料， 得到圖 所示。 （ 3）選擇 “ mmns_part_solid” 模板，表示零件模型為實(shí)體，單擊 “ 確定 ” 完成，如圖 所示。 圖 滾輪 滾軸的建模 按照 PDF 圖畫出草圖，在對其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，如圖 所示 和圖 所示。選擇 增加埋頭孔 。 圖 孔 34 （ 1）把軸上的五個固定孔畫出來，點(diǎn)擊右側(cè)的 圖標(biāo)，選定放置的曲面，并確定他們的偏移量，如圖 所示。 (a) (b) 圖 排氣搖臂步驟 (a) (b) 31 (c) (d) (e) (f) (g) (h) 32 (i) 圖 排氣搖臂圖組 搖臂軸的建模 進(jìn)氣搖臂軸的建模 （ 1）運(yùn)行 Pro/E。具體的過程參看圖 所示。 圖 軸孔草繪 27 （ 2）完成草繪圖形，點(diǎn)擊右下角的圖標(biāo) ，如圖 所示。單擊 “文件 ”工具欄中的新建工具，彈出 “新建 ”對話框，如圖 所示。點(diǎn)擊 完成。注意放置曲面的位置和選取的參照面，要把選取參照面的偏移量均設(shè)置為零，以使兩者在同一條軸線上。 21 （ 1）根據(jù)所給定的二維圖形按照從零尺寸出開始建模，具體的操作方法如下所述，首先先畫一側(cè)的圓，對其進(jìn)行拉伸點(diǎn)擊 圖標(biāo)，得到圖 所示。 凸輪軸的建模 （ 1）運(yùn)行 Pro/E。 圖 氣門彈簧 本章小結(jié) 本章介紹了進(jìn)氣門和排氣門的繪圖過程，并對后期的有限元分析做了鋪墊。 圖 增加控制點(diǎn)螺距值 （ 6）在 “ 控制曲線 ” 菜單管理器中單擊 “ 完成 ”→“ 返回 ” →“ 完成 ” 命令。 圖 輸入起始節(jié)距值 （ 2）系統(tǒng)再次提示 “ 在軌跡末端輸入節(jié)距值 ” ，同樣輸入節(jié)距值為 “ 3” ，如圖 所示 圖 輸入末端節(jié)距值 （ 3）系統(tǒng)彈出如圖 所示的定義螺距的對話框。如果要選擇其他繪圖平面，可以單擊其他命令。 （ 3）在如圖 所示的 “屬性 ”菜單管理器中，單擊 “可變的 ”→“ 穿過軸 ”→“ 右手定責(zé) ” →“ 完成 ”命令，系統(tǒng)彈出如圖 所示的 “設(shè)置草繪平面 ”菜單管理器。 （ 9）螺紋收尾，在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，或者依次在主菜單內(nèi)單擊 “ 插入 ”→“ 拉伸 ” 命令，彈出 “ 拉伸 ” 操縱面板，在操縱面板內(nèi)單擊【放置】按鈕，然后單擊【定義】按鈕，彈出 “ 草 繪 ” 定義對話框。 14 圖 草繪 （ 6）系統(tǒng)提示 “ 輸入節(jié)距值 ” 輸入節(jié)距值 “ ” ，單擊 按鈕完成。 圖 菜單管理器 圖 菜單管理器 （ 3）在繪圖區(qū)單擊選取 “ RIGHT” 面作為草繪平面，系統(tǒng)彈出 “ 方向 ” 菜單管理器，如圖 所示。 （ 3）選擇 “ mmns_part_solid” 模板，表示零件模型為實(shí)體，單擊 “ 確定 ” 完成，如圖 所示。 11 圖 墊圈 氣門導(dǎo)管 的建模 先畫出草繪圖，在對其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得到圖 所示。 （ 1）整體的建模過程與進(jìn)氣門的建模過程類似，大致有以下幾步，首先繪制排氣門的草繪圖，如圖 所示。 圖 進(jìn)氣門三維圖 3 排氣門的建模 9 （ 1）運(yùn)行 Pro/E。 圖 “草繪”窗口 7 （ 3）繪制完草圖后點(diǎn)擊右下角的 圖標(biāo)，并對其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，點(diǎn)擊工具欄里的圖標(biāo)，如圖 所示。 圖 “ 新建 ” 窗口 圖 選擇“單位類型 ” （ 2）點(diǎn)選“類型”選項(xiàng)中的“零件”單選按鈕，點(diǎn)選子類型選項(xiàng)組中的“實(shí)體” 6 單選鈕，并在名稱文本框中輸入新建文件的名稱，取消勾選“使用默認(rèn)模板”復(fù)選框，單擊“確定”彈出新文件選 項(xiàng)對話框。 氣門式配氣機(jī)構(gòu)由氣門組和氣門傳動組兩部分組成，每組的零件組成則與氣門的位置、凸輪軸的位置和氣門驅(qū)動形式等有關(guān)。對配氣機(jī)構(gòu)的零部件進(jìn)行建模，以氣門組的氣門為研究對象，在 Pro/E參數(shù)化建模的基礎(chǔ)上，將其三維模型導(dǎo)入 ANSYS軟件進(jìn)行氣門的有限元分析。 （ 3）在零部件的實(shí)體 模型的基礎(chǔ)上 ,定義各個零部件之間的裝配配合關(guān)系。 （ 3） 在三維 CAD 軟件產(chǎn)品中建立的三維參數(shù)化模型導(dǎo)入后很難保持參數(shù)化的特征，給有限元優(yōu)化設(shè)計帶來困難 [3]。多數(shù)使用者認(rèn)為對于復(fù)雜的幾何模型在 ANSYS 中直接建模不僅操作不便而且時間長。 到 80 年代初期，國際上較大型的面向工程的有限元通用軟件主要有： ANSYS, NASTRAN, ASKA, ADINA, SAP 等。一般機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，受的負(fù)載也相當(dāng)多，理論分析往往無法進(jìn)行。 （ 5）貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個地方的變動都將引起與之有關(guān)的每個地方變動）。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活， Pro/E 功能如下： （ 1） 特征驅(qū)動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等）。目前，全球有超過四萬家公司的五百多萬名工程師和設(shè)計師在使用 Pro/E[2]。國內(nèi)也在致力于研究更精確的氣門振動模型、凸輪挺柱副的動力潤滑、非對稱凸輪型線以及凸輪型線的擬合等問題 主要有：一是設(shè)計了許多性能優(yōu)良的凸輪型線； 二是配氣機(jī)構(gòu)由性設(shè)計發(fā)展為彈性設(shè)計； 三是由孤立研究凸輪設(shè)計發(fā)展到配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計。 隨著發(fā)動機(jī)高效率、高速化的發(fā)展 ， 人們對其性能指標(biāo)的要求更高，這給配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計以及制造工藝增加了難度。 Pro/E 的三維建模與 ANSYS 的有限元分析緊密結(jié)合，比傳統(tǒng) AutoCAD 設(shè)計更能夠縮短開發(fā)周期，這們也可以提高生產(chǎn)制造水平。 通過運(yùn)用 Pro/E 進(jìn)行發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的三維建模、及基于 ANSYS 有限元分析。 Pro/E 是目前最先進(jìn)的計算機(jī)輔助設(shè)計、制造和分析的軟件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、汽車等領(lǐng)域，利用 Pro/E 可以輕松地完成大多數(shù)的機(jī)械類設(shè)計、制造和分析任務(wù)。 微型車在我國占有很大的市場。綜述了國內(nèi)外目前微型乘用車發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 的裝配與分析的發(fā)展趨勢。s Degree The Modeling and Analysing of the miniature car valve train of engine Candidate ： Specialty ： Vehicle Engineering Class ： B078 Supervisor： Associate Prof Heilongjiang Institute of Technology Ⅰ 摘 要 本文介紹了 基于 Pro/E的 微型 乘用車 發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的建模與 ANSYS進(jìn)行有限元分析 的相關(guān)知識。 全套 圖紙，加 153893706 關(guān)鍵詞： 配氣機(jī)構(gòu)； Pro/E；建模 ； ANSYS；有限元分析 Ⅱ ABSTRACT This paper introduced the relevant knowledge of miniature car valve train of engine based on Pro/E and the analysing of miniature car valve train of engine based on summaried of the current miniature car valve train of engine manufacturing technology and development the understanding of the using performance, working conditions, structure, the technical requirements, the author drew graphic model of the valve train with Pro/E and assembled of the valve train of the process of finite element analysis,it applied ANSYS that popular software of finite element the Pro/E threedimensional modeling,it inport this model into the ANSYS software to recent years, with the popularization of puter technology and the co