【正文】 為進(jìn)一步有限元結(jié)構(gòu)分析 31 以及系統(tǒng)優(yōu)化提供基礎(chǔ)，從而提高柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本。通過 adams加完約束后得到可仿真的模型。 用 Mech/Pro 菜單管理器，將總裝配圖進(jìn)行設(shè)置。如圖 。如圖 。在 ADAMS/View 中，用戶利用 TABLE EDITOR，可像用 EXCEL 一樣方便地編輯模型數(shù)據(jù)，同時還提供了 PLOT BROWSER 和 FUNCTION BUILDER 工具包。另外還有若干專業(yè)模塊： ENGINE、 AIRCRAFT、 VAIL、 CAR、 FLEX 等。 02 (2 ~ 4)bDR??上式中的 0R 錯誤 !未找到引用源。軸頸上安裝滑動軸承。 21176。 凸輪線性通常根據(jù)所選的線型形成規(guī)律做出，這樣保證制造比較簡單的凸輪線形。 c. 為使發(fā)動機(jī)具有良好的充氣性能，因而時間面積值應(yīng)盡可能大些。 （ 3）挺柱頭部球面支座的設(shè)計(jì) 挺柱頭部加工有凹形的球面支座，它是支撐推桿球頭的。挺柱的材料和底面的硬度是和凸輪軸材質(zhì)及凸輪表面的硬度相匹配的。 對于各種用途發(fā)動機(jī)的許用接觸應(yīng)力 ??r? 如下：汽車拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)的接觸許用應(yīng)力為 ??r? =150 200? ?2/mmkgf ，固定式和船用發(fā)動機(jī)為 ??r? =100 120? ?2/mmkgf ， 因?yàn)?? ?rr??? 故設(shè)計(jì)尺寸滿足要求，即，推桿的長度為 291mm ，外徑 9mm，球頭半徑。在 S195 型柴油機(jī)上是采用冷拔無縫鋼管（或鋁制空心管）制造。在 195 柴油機(jī)上，采用的是用搖臂支座將兩個搖臂分開，并且在兩邊緣處用卡簧將其鎖緊。 d、 彈簧總?cè)?shù) : 2 pnii? ? ? 2 pnii? ? ? （ ） e、 氣門全開時彈簧的長度 : m in . . . m in n n np n p nL i i m m?? ? ? ? m in . . . m in 22 .6n n n np n p nL i i m m?? ? ? ? （ ） f、 自由彈簧的長度： . m in m a x nL L f? ? ?mm . m in m a x nL L f? ? ?mm （ ） 搖臂的設(shè)計(jì) 搖臂的工作原理 搖臂是推桿和氣門之間的傳動件，它是推桿傳來的力改變方向后作用于氣門尾部以推開氣門。 ， 1500 an Kp? ? 。對于 195B 柴油機(jī)的氣門彈簧用的就是冷拉鋼絲。目前在大多數(shù)柴油機(jī)上都是一個氣門裝兩個氣門彈簧，它既可充分利用空間，減小彈簧高度尺寸，又易保證彈簧所需要的彈簧力，并且在一個彈簧萬一斷裂時，也有可能在一定時間內(nèi)防止氣門落入氣缸。 錯誤 !未找到引用源。 ： a. 選擇在高溫下耐腐蝕性好的材料。 （ 4）氣門桿表面的熱處理工藝 要經(jīng)過淬火處理，要求的硬度不小于 HRC50。氣門通過凸輪挺柱和搖臂來驅(qū)動時，桿部受到的側(cè)向力就比較小。 氣門錐面的寬度 b 與厚度 T 有關(guān)，一般當(dāng) 45???時： ( ~ )bT? （ ） 式中， b 為氣門錐面的寬度。 。因?yàn)檫@種氣門的結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、受熱面小，具有一定的剛度， 圖 平底型氣門 基本上式滿足進(jìn)排去的要求。堆焊氣門設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是正確地焊 6 接部位。甚至更高，下面是 195 柴油機(jī)的排氣門的溫度場。工作時需要承受較高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，尤其是排氣門，由于經(jīng)常高溫燃?xì)獾臎_刷，因而易于產(chǎn)生漏氣。 5 第 2 章 配氣機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 氣門 氣門設(shè)計(jì)的基本要求 （ 1） 材料方面 氣門的工作溫度是確定氣門材料的主要因素。隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，靜態(tài)和動態(tài)充氣性能的差別越來越大，這主要是由兩部分因素引起的，一是當(dāng)轉(zhuǎn)速提高，吸氣沖程時間縮短，進(jìn)排氣管壓力波的動態(tài)響應(yīng)增大；另外一方面氣門發(fā)生脫離和反跳，破壞 了正常的靜態(tài)充氣性能。其絕對值越小，凸輪軸的高速動態(tài)性能越好。考慮到該模型進(jìn)行仿真分析時的可視化效果，各機(jī)構(gòu)模型均按照實(shí)際結(jié)構(gòu)建立。采用仿真技術(shù)，可以在計(jì)算機(jī)內(nèi)對內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品的部件裝配并進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真，由仿真運(yùn)行可校核部件運(yùn)動軌跡，及時發(fā)現(xiàn)運(yùn)動中部件干涉隱患；對部件裝配進(jìn)行動力學(xué)仿真，可校核機(jī)構(gòu)受力情況；根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動約束及保證性能最優(yōu)的目標(biāo)進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，可最大限度地滿足性能要求，對設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)和修正。它是將機(jī)構(gòu)簡化成由一個質(zhì)點(diǎn)、彈簧及阻尼器組成的系統(tǒng)，它把機(jī)構(gòu)的質(zhì)量簡化到一個質(zhì)點(diǎn)上，把機(jī)構(gòu)的彈性等加到一個等剛度無質(zhì)量的彈簧上，阻尼等效到阻尼器上，該 2 模型具有簡單、方便等特點(diǎn)，可以滿足一般的低、中速柴油機(jī)的要求，但由于把質(zhì)量和剛度都等效到一個點(diǎn)上，不能求出機(jī)構(gòu)各部件的運(yùn)動和受力情況，不能判斷機(jī)構(gòu)零件之間是否發(fā)生飛脫，也無法得知彈簧的振動情況?，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。 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。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。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。 Modeling。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)也是意義重大。其中比較基礎(chǔ)的是單自由度質(zhì)量模型。 1960年計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，為仿真技術(shù)提 供了先進(jìn)的工具，加速了仿真技術(shù)的發(fā)展。 用 Pro/E軟件對配氣機(jī)構(gòu)各零部件進(jìn)行立體建模，根據(jù)各零部件之間的位置和約束關(guān)系建立起配氣機(jī)構(gòu)的裝配模型。即挺柱的最大正負(fù)加速度值。（ 2）動態(tài)充氣性能：考慮進(jìn)排氣管壓力波動、多缸機(jī)各缸的進(jìn)氣不均現(xiàn)象及配氣相位對充氣性能的影響。 （ 4）根據(jù)仿真導(dǎo)出數(shù)據(jù)曲線，對曲線進(jìn)行分析。 氣門的工作條件分析及材料的選擇 氣門室發(fā)動機(jī)的重要零件之一。850186。可用摩擦焊或閃光焊來堆焊。根據(jù)195 柴油發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)采用平底型氣門。此外，氣門與氣門座之間的單位壓力隨斜角 的增加而增大，而氣門與氣門座之間的相對滑移則隨斜角的減小人減小，因此氣門 ? 的確定必須根據(jù)發(fā)動機(jī)的綜合情況而定，對于 195 柴油發(fā)動機(jī)的氣門 7 斜角都是 45176。 = ~ = ~T （ ） D （ ）取 。桿的頸部選擇還決定于它在導(dǎo)管中運(yùn)動時側(cè)向力的大小。 （ 3）氣門桿長度 氣門桿長度決定于氣缸蓋和氣門彈簧的設(shè)計(jì)，一般總希望短些，以便降低發(fā)動機(jī)的總 高度，減小氣門的質(zhì)量，通常 ( ~ )LD? （ ） S195 柴油機(jī)的 ( 2. 5 ~ 3. 5 ) = ~LD? （ 10 5 14 7 ） mm。 c. 氣門座由于熱應(yīng)力或裝配不當(dāng)產(chǎn)生扭曲，在高溫和氣體壓力作用下氣門頭部變形，因而造成氣門漏氣。要保證氣門嚴(yán)密配合： )( m in arropnp ppFP ?? （ ） 式中 ， minnpP 是在氣門關(guān)閉時最小的彈簧力， ropF 為喉口的面積， rP 及 Pa 是排氣管的壓力和在進(jìn)氣時氣缸內(nèi)的壓力，柴油機(jī)的壓差為 錯誤 !未找到引用源。 （ 3）氣門彈簧的結(jié)構(gòu) 氣門彈簧通常采用圓柱