【正文】 51 圖 兩者對(duì)齊 （ 7）按照同樣的方法再把其余的幾個(gè)進(jìn)氣搖臂組裝到搖臂軸上，所得到如圖 所示。裝配結(jié)果基本符 合要求，不足的地方是沒(méi)有使配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)起來(lái)，如果能使其運(yùn)動(dòng)起來(lái)效果會(huì)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(wèn)題，希望如果能夠結(jié)合著實(shí)際來(lái)操作，效果會(huì)更加的凸顯。 ANSYS 軟件從 20 世紀(jì)70 年代誕生至今，經(jīng)過(guò) 30 多年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展成為能夠跟計(jì)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。 ANSYS 的圖形用戶(hù)界面主要有 8 個(gè)部分組成 [18]： （ 1） Utility Menu（實(shí)用菜單）包括一些在整個(gè)分析過(guò)程中都有可能要用 到的一些命令，比如文件類(lèi)命令、選取類(lèi)命令以及圖形控制和一些參數(shù)設(shè)置等等。一般情況下，這個(gè)窗口隱藏在主窗口后面 ANSYS 與 Pro/E 由于目前 CAD和 CAE這兩個(gè)領(lǐng)域最具代表性的應(yīng)用軟件分別是 Pro/E和 ANSYS。 （ 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(duì)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。計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng) ) 不同電腦系統(tǒng)之間的通用 ANSI 信息交換標(biāo)準(zhǔn)。 ④ 氣門(mén)錐面磨損過(guò)速。 C為摩擦阻尼系數(shù) , C = 1. 581kg/ s。 （ 4）從實(shí)用菜單中選擇 Utility Menu:FileChange Jobname 命令，打開(kāi) Change Title（修改標(biāo)題）對(duì)話(huà)框。 （ 2）單擊 Add 按鈕，打開(kāi) Library of Element Type（單元類(lèi)型庫(kù)），如圖 所示。 64 圖 定義彈性模量和泊松比 （ 3）在對(duì)話(huà)框 EX 的文本框中輸入彈性模量 105，單位為兆帕，在 PRXY 文本中輸入泊松比 。 （ 1）單擊 Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool，彈出 Mesh Tool（網(wǎng)格工具）。具體步驟如下 ： （ 1）從主菜單中選擇 Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models 命令，將打開(kāi) Define Material Model Behavior（定義材料模型）屬性窗口。本設(shè)計(jì)中選擇四面體單元 Solid45。 （ 2）在 Enter new jobname 文本框中輸入文字 “ paqimen” 為本分析的數(shù)據(jù)庫(kù)文件名，如圖 所示。mp 為挺柱和挺桿的質(zhì)量 , mp = 0. 480kg。 ② 氣門(mén)斷裂 。 iges 格式是 The Initial Graphics Exchange Specification 的首字母的縮寫(xiě) ,( IGES) 是被定義基于 Computer – Aided Design ( CAD)amp。 58 這是要特別注意的。 （ 7） Status and Prompt Area（狀態(tài)欄）顯示當(dāng)前操作的有關(guān)提示。而且， ANSYS 還具有產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)、估計(jì)分析等附加功能。 ANSYS 是一種通用的商業(yè)套裝工程分析軟件，通過(guò)分析結(jié)構(gòu)受到外力載荷后所產(chǎn)生的反應(yīng)，如位移、應(yīng)力、溫度等，便可以知道結(jié)構(gòu)受到外力負(fù)載后的狀態(tài)，從而判定結(jié)構(gòu)是否符合設(shè)計(jì)要求。 圖 整體組裝 （ 2）在把氣門(mén)彈簧組裝到每個(gè)氣門(mén)里面，如圖 (a)(b)(c)組所示。 50 圖 兩者圖 （ 5）然后再對(duì)其進(jìn)行約束點(diǎn)擊兩個(gè)零件的中心線(xiàn)，此時(shí)兩個(gè)零件的中心線(xiàn)重合，如圖 所示。其中的零件多而復(fù)雜，要求的精度也很高，所以就要求在畫(huà)圖時(shí)注意尺寸的偏差，注意零件的配合間隙，在畫(huà)進(jìn)氣搖臂和排氣搖臂時(shí)要注意其中的約束，保證畫(huà)出的零件能夠符合標(biāo)準(zhǔn)。 圖 從動(dòng)齒輪鍵槽的草繪圖 制輪齒 畫(huà)出 輪齒的 草繪圖， 拉伸去材料后陣列， 得到圖 所示。 圖 驅(qū)動(dòng)齒輪輪齒的草繪圖 42 從動(dòng)齒輪的建模 （ 1）運(yùn)行 Pro/E。單擊 “ 文件 ” 工具欄中的新建工具，彈出 “ 新建 ” 對(duì)話(huà)框，如圖 所示。 圖 安裝孔 （ 3）在每個(gè)孔的上面畫(huà)出一個(gè)凹的平臺(tái)，步驟是先在軸上畫(huà)草圖，然后進(jìn)行拉伸去除材料，如圖 所示。 排氣搖臂的建模 整體的步驟和進(jìn)氣搖臂相類(lèi)似，但是排氣搖臂是兩個(gè)頂氣門(mén)的接觸點(diǎn)，注意畫(huà)圖時(shí)的按照二維圖形的尺寸，結(jié)合著角度去畫(huà)，具體的步驟見(jiàn)圖 (a)(b)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。最后的到圖 所示。 圖 “ 新建 ” 窗口 圖 選擇“單位類(lèi)型 ” （ 2）點(diǎn)選 “ 類(lèi)型 ” 選項(xiàng)中的 “ 零件 ” 單選按鈕，點(diǎn)選子類(lèi)型選項(xiàng)組中的 “ 實(shí)體 ”單選鈕，并在名稱(chēng)文本框中輸入 新建文件的名稱(chēng)，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(duì)話(huà)框。 圖 繪制草圖 圖 伸出項(xiàng) 19 在如圖 所示的 “ 伸出項(xiàng)：螺旋掃描 ” 對(duì)話(huà)框中單擊【預(yù)覽】按鈕預(yù)覽完成后的模型，單擊【確定】按鈕完成彈簧的創(chuàng)建。在主菜單中單擊 “草繪 ”→“ 點(diǎn) ”命令，或者在 “草繪 ”工具欄中單擊【分割點(diǎn)】按鈕添加點(diǎn)，最終效果如圖 所示，單擊 按鈕完成掃描軌跡。 15 圖 調(diào)整螺釘 氣門(mén)彈簧的建模 （ 1）單擊 按鈕，在 “新建 ”對(duì)話(huà)框中輸入文件名 “qimentanhuang”，然后單擊 “確定 ”按鈕。 （ 5）繪制如圖 所思的掃描軌跡，注意繪制螺旋掃描的中心線(xiàn)。單擊 “ 文件 ” 工具欄中的新建工具，彈出 “ 新建 ” 對(duì)話(huà)框，如 12 圖 所示。 圖 “ 新建 ” 窗口 圖 選擇“單位類(lèi)型 ” （ 2）點(diǎn)選 “ 類(lèi)型 ” 選項(xiàng)中的 “ 零件 ” 單選按鈕，點(diǎn)選子類(lèi)型選項(xiàng)組中的 “ 實(shí)體 ”單選鈕，并在名稱(chēng)文本框中輸入新建文件的名稱(chēng)，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(duì)話(huà)框。 （ 1）點(diǎn)擊確定，進(jìn)入草繪屬性界面，如圖 所示。所謂新鮮氣體，對(duì)于汽油機(jī)就是汽油與空氣的混合氣，對(duì)于柴油機(jī)則為純凈的空氣。 課題研究的主要內(nèi)容 4 1．設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （ 1）通過(guò)給定的二維圖形結(jié)合著 Pro/E 軟件轉(zhuǎn)化為三維圖形。它包含了前置處理、解題程序以及后置處理，將有限元分析、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，已成為現(xiàn)代工程學(xué)問(wèn)題必不 可少的有力工具。 ANSYS 的 現(xiàn)狀及 功能特點(diǎn) ANSYS 是一種廣泛的商業(yè)套裝工程分析軟件。它集零件設(shè)計(jì)、大型組件設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)分析、造型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能于一體，具有參數(shù)化設(shè)計(jì)，特征驅(qū)動(dòng)，單一數(shù)據(jù)庫(kù)等特點(diǎn)，大大加快了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，這些技術(shù)超越了純粹的參數(shù)化系統(tǒng)和那些已經(jīng)過(guò)時(shí)的所謂混合建模系統(tǒng)。配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容主要有兩方面： 一方面是零部件的設(shè)計(jì)， 包括凸輪型線(xiàn)、氣門(mén)搖臂機(jī)構(gòu)的設(shè) 計(jì)，氣門(mén)彈簧及氣門(mén)等零部件的設(shè)計(jì)； 另一方面是機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題， 而對(duì)于機(jī)構(gòu)動(dòng)力性能的研究， 又主要集中在氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律上。從而達(dá)到對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的裝配工藝進(jìn)一步更深了解；這樣可以從本質(zhì)上提高制造效率，節(jié)省勞動(dòng)力，節(jié)約生產(chǎn)資源；加快了解汽車(chē)企業(yè)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、制造及應(yīng)用的過(guò)程，該畢業(yè)設(shè)計(jì)可以 加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外流行三維 Pro/E 軟件以及 ANSYS 軟件的使用與掌握。 在我國(guó)汽車(chē)發(fā)展史上，微型車(chē)近 20 年的歷程走出了具有自己鮮明特色的發(fā)展道路。 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 Pro/E 的路寶 車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的三維建模設(shè)計(jì) 系部名稱(chēng)： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 車(chē)輛工程 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱(chēng)： 副教授 The Graduation Design for Bachelor39。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 20xx 年我國(guó)汽車(chē)保有量為 3880萬(wàn)輛，微型車(chē)的比重已增加到 ％ ，已達(dá) 1228 萬(wàn)輛 [1]。虛擬技術(shù)在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真中的成功應(yīng)用，這些不僅可以提高仿真精度，而且可以縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，對(duì)于工程實(shí)際具有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，廣泛采用的是氣門(mén)、凸輪式配氣機(jī)構(gòu)， 它具有保證氣缸密封性的優(yōu)點(diǎn)。它建立在極大的性能優(yōu)勢(shì)之上，把創(chuàng)造性的新技 術(shù)帶到了每一位工程師和設(shè)計(jì)師的手中。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro/E 的基本功能。以 ANSYS 為代表的工程數(shù)值模擬軟件，是一個(gè)多用途的有限元法分析軟件，它從 1971 年的 版本與今天的 版本已有很大的不同，起初它僅提供結(jié)構(gòu)線(xiàn)性分析和熱分析，現(xiàn)在可用來(lái)求結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題的解答。 （ 4） 模型的建立只是有限元分析的一個(gè)步驟，還必須考慮單元?jiǎng)澐郑虞d和后處理等系列問(wèn)題導(dǎo)入的模型由于各實(shí)體元素的編號(hào)不能控制，給后繼問(wèn)題的處理帶來(lái)很大不便。 5 第 2 章 氣門(mén)組的建模 概述 配氣機(jī)構(gòu)的功用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)每一缸的工作順序和工作循環(huán)的要求，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門(mén)，是新鮮的氣體進(jìn)入氣缸，廢氣從氣缸排出。 （ 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。單擊 “ 文件 ” 工具欄中的新建工具，彈出 “ 新建 ” 對(duì)話(huà)框，如圖 所示。 圖 氣門(mén)導(dǎo)管 調(diào)整螺釘?shù)慕? （ 1）運(yùn)行 Pro/E。 （ 4）在 “ 方向 ” 菜單管理器中單擊 “ 正向 ” 命令，系統(tǒng)彈出 “ 草繪視圖 ” 菜單管理器，單擊 “ 缺省 ” 命令，進(jìn)入草繪環(huán)境。 （ 10）最后得到調(diào)整螺釘?shù)娜S視圖，如圖 所示。 （ 7）繪制如圖 所示的掃描軌跡線(xiàn)。 繪制用于螺旋掃描的截面，完成后的草圖如圖 所示，在工具欄內(nèi)單擊 按鈕確定。單擊 “ 文件 ” 工具欄中的新建工具，彈出 “ 新建 ” 對(duì)話(huà)框，如圖 所示。如圖 、圖 所示 。 26 圖 “ 新建 ” 窗口 圖 選擇“單位類(lèi)型 ” （ 2）點(diǎn)選 “類(lèi)型 ”選項(xiàng)中的 “零件 ”單選按鈕，點(diǎn)選子類(lèi)型選項(xiàng)組中的 “實(shí)體 ”單選鈕，并在名稱(chēng)文本框中輸入新建文件的名稱(chēng)，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(duì)話(huà)框。 （ a） （ b） （ c） 29 （ d） （ e） 圖 圖 進(jìn)氣搖臂步驟 30 （ 2）在對(duì)進(jìn)氣搖臂進(jìn)行倒角。 圖 基準(zhǔn) （ 2）輸入尺 寸后點(diǎn)擊右側(cè)的 圖標(biāo)，完成孔的處理，以此類(lèi)推，畫(huà)出其余的四個(gè)孔，如圖 所示。 38 圖 滾軸 圖 滾軸 驅(qū)動(dòng)齒輪的建模 （ 1）運(yùn)行 Pro/E。 圖 驅(qū)動(dòng)齒輪小孔的草繪圖 畫(huà)出 輪齒的 草繪圖， 拉伸去材料后陣列， 得到圖 所示。 44 圖 從動(dòng)齒輪軸孔的草繪圖 畫(huà)出 鍵槽 的草繪圖， 拉伸去材料， 得到圖 所示。 圖 齒帶圖 47 本章小結(jié) 本章主要介紹的是氣門(mén)傳動(dòng)組的建模，氣門(mén)傳動(dòng)組的作用是使氣門(mén)按發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位規(guī)定的時(shí)刻開(kāi)、閉，并保證有足夠的開(kāi)啟高度。 圖 進(jìn)氣搖臂軸 （ 4）然后再點(diǎn)擊 “插入 ”命令，在選擇一個(gè)要裝配到進(jìn)氣搖臂軸上的零件，即進(jìn) 氣搖臂，點(diǎn)擊后如圖 所示。 圖 組裝 3． 整體的裝配 （ 1）最后把所有的零部件都集中到一起，裝配的同時(shí)注意各組零件的安放位置， 54 以凸輪軸為中心進(jìn)行裝配，得到如圖 所示。 在目前的通用與專(zhuān)用有限元分析軟件中，美國(guó) ANSYS 公司開(kāi)發(fā)的 ANSYS 軟件是最為通用有效的商業(yè)有限元軟件之一。 ANSYS 是一個(gè)通用的有限元分析軟件，它具有多種多樣的分析能力，從簡(jiǎn)單的線(xiàn) 57 性靜態(tài)分析到復(fù)雜的非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)分析。 （ 6） Graphics Window（圖形窗口） ANSYS 的圖形輸出區(qū)域，一般的交互式圖形操作也在此區(qū)域進(jìn)行。本次設(shè)計(jì)用的是第二種放方案，是將轉(zhuǎn)換為 Pro/ 文件轉(zhuǎn)化 iges 格式文件后導(dǎo)入到 ANSYS 中，其中要值得注意的是轉(zhuǎn)化的 ig