【正文】 s 文件要保存于英文文件夾下，不能是中文的文件夾下。接著點(diǎn)擊 OK 如圖 所示，出現(xiàn)如圖 所示，點(diǎn)擊 browse 進(jìn)入下一步，去剛才建立 igs 文件的文件夾去找，如圖 所示，最后打開(kāi) ANSYS 界面，如圖 所示。氣門(mén)常見(jiàn)的損壞形式如下 : ① 排氣門(mén)燒蝕 。 61 m s 為氣門(mén)彈簧質(zhì)量 ,m s = 0. 1862kg。 （ 1）從實(shí)用菜單中選擇 Utility Menu:FileChange Jobname 命令，打開(kāi) Jobname(修改文件名 )對(duì)話框。 圖 輸入新文件名 圖 輸入題目名 在進(jìn)行有限元分析時(shí)，首先應(yīng)該根據(jù) 分析問(wèn)題的幾何結(jié)構(gòu)，分析類(lèi)型和所分析的問(wèn)題精度要求等，選定適合具體分析的單元類(lèi)型。 63 圖 圖 考慮慣性力的靜力分析中的彈性模量和密度。 65 圖 本小節(jié) 中將選用 SOLID92 單元對(duì)盤(pán)面劃分映射網(wǎng)格。 （ 4）單擊 OK 按鈕，關(guān)閉對(duì)話框，并返回到定義材料模型屬性窗口，此窗口的左邊一欄出現(xiàn)剛剛定義的參考號(hào)為 1 的材料屬性 . （ 5）依次雙擊 StructuralDensity，打開(kāi)定義材料密度對(duì)話框，如圖 所示。 （ 3）然后在對(duì)話框左邊的列表中選擇 Solid 選項(xiàng)，選擇實(shí)體單元類(lèi)型。 （ 5）在 Enter new title 文本框中輸入文字（ static analysis of a valve），為本分析的標(biāo)題名，如圖 所示。 K為氣門(mén)彈簧剛度 , K = 60. 847N /mm。在氣門(mén)生產(chǎn)之前最好對(duì)其進(jìn)行力學(xué)特性分析 ,來(lái)測(cè)試使用性能。所以從理論上來(lái)講 ,任何的 CAD 軟件格式的文件都可以通過(guò) iges 格式導(dǎo)入到任何一種 CAE 軟件中去。 之前試過(guò)了 Pro/ 和 或 的連接都沒(méi)能成功，所以只能下載比 Pro/ 高的版本。Pro/E 擁有強(qiáng)大的實(shí)體和曲面造型功能，而 ANSYS 具有完善的有限元分析功能，這兩個(gè)軟件各自的長(zhǎng)處恰恰又是對(duì)方的短處。 （ 2） Standard Toolbar（標(biāo)準(zhǔn)工具條窗口）包括一些常用的命令按鈕，這些按鈕對(duì)應(yīng)的命令都可以在實(shí)用菜單中找到對(duì)應(yīng)的菜單項(xiàng)。他在工程上的應(yīng)用相 當(dāng)廣泛，在機(jī)械、交通、物理、土木、生物醫(yī)學(xué)、電子及航天航空的領(lǐng)域的使用，都就已經(jīng)能夠達(dá)到某種程度的可信度，并且頗獲各界好評(píng)。 56 第 5 章 氣門(mén)的有限元分析 概述 有限元分析（ Finite Element Analysis,FEA）是 20 世紀(jì)中葉在電子計(jì)算機(jī)誕生之后，在計(jì)算數(shù)學(xué)、計(jì)算力學(xué)和計(jì)算工程科學(xué)領(lǐng)域誕生的一種有效的計(jì)算方法。 圖 進(jìn)氣搖臂裝到軸上 （ 8）接著 再把調(diào)整螺釘組裝到進(jìn)氣搖臂上，過(guò)程也和上面類(lèi)似，把每一個(gè)進(jìn)氣搖臂都組裝上調(diào)整螺釘，當(dāng)讓也可以選擇復(fù)制的模式把其組裝上，見(jiàn)圖 所示。在 “ 類(lèi)型 ” 選項(xiàng)組中選擇 ” 組件 ”按鈕，并清除 “ 使用缺省模板 ” 復(fù)選框，如圖 所示。 圖 “新建”窗口 圖 選擇“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)話框。 （ 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。 畫(huà)出圓柱的草繪圖，得到圖 所示。 圖 基準(zhǔn) （ 2）畫(huà)完的圖如 所示。單擊 “ 文件 ” 工具欄中的新建工具，彈出 “ 新建 ” 對(duì)話框，如圖 所示。 圖 軸孔拉伸 （ 1）接下來(lái)畫(huà)的是滾軸的一側(cè)，也是先畫(huà)出草繪圖形在對(duì)其進(jìn)行拉伸，如圖 所示。如圖 所示。 圖 草繪圖 （ 2）按照從一側(cè)開(kāi)始的順序一步一步的畫(huà)出草圖，在對(duì)其進(jìn)行拉伸點(diǎn)擊 圖標(biāo)，需要旋轉(zhuǎn)的部位也要先進(jìn)行草繪，一定要選取中心線，然后對(duì)其進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)點(diǎn)擊 圖標(biāo)。 20 第 3 章 氣門(mén)傳動(dòng)組的建模 概述 氣門(mén)傳動(dòng)組的零件由凸輪軸、搖臂、搖臂軸、滾軸、等組成。單擊先前增加的控制點(diǎn)，系統(tǒng)提示 “ 為彈簧增加螺距值 ” 如圖 所示。 （ 4）在繪圖區(qū)內(nèi)單擊選取 “FRONT”面作為草繪平面，系統(tǒng)彈出 “方向 ”菜單管理器，如圖 所示。如 圖 所示。 畫(huà)出圓柱的草繪圖， 得到圖 所示。 圖 “ 草繪 ” 窗口 10 （ 2）其 次在點(diǎn)擊右側(cè)的 圖標(biāo)，在點(diǎn)擊工具欄里的 圖標(biāo)，如圖 所示。 圖 “三維圖”窗口 進(jìn)氣門(mén)的實(shí)體特征 （ 1）在點(diǎn)擊圖 的右下角 圖標(biāo)，完成三維圖形，如圖 所示。 本次設(shè)計(jì)的配氣機(jī)構(gòu)是凸輪軸上置式，由 凸輪軸直接 驅(qū)動(dòng)搖臂，搖臂 在 驅(qū)動(dòng)氣門(mén) ，這種方式是配氣機(jī)構(gòu)的剛度大，驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的能量損失小 [4]。 （ 4）最后把每個(gè)部件都結(jié)合到一起進(jìn)行模擬裝配，從而建立起該裝配體的實(shí)體模型。因此，提供了同大多數(shù)軟件的接口如（ CATIA， PROE， UG），并可將模型通過(guò) IGES， SAT 等圖形數(shù)據(jù)格式導(dǎo)入，以減少建模的周期，提供建模效率。想要解答，必須先簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，采用數(shù)值模擬方法分析。 （ 2）參數(shù)化（參數(shù) =尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）。內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪的研究已經(jīng)涉及到配氣機(jī)構(gòu)性能的各個(gè)方面， 包括型線、挺柱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、氣 門(mén)振動(dòng)模型、挺柱與凸輪的接觸應(yīng)力、摩擦應(yīng)力等。 國(guó)內(nèi)外 發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 的發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)外 發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 的發(fā)展趨勢(shì) 配氣機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要組成部分，它的平穩(wěn)性是保證配氣機(jī)構(gòu)正常工作的關(guān)鍵，因此研究配氣機(jī)構(gòu)動(dòng) 力學(xué)具有十分重要意義。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)結(jié)構(gòu)中最重要的部分， 如果說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的心臟，那么配氣機(jī)構(gòu)就是它的心房。通過(guò)對(duì) 發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的 使用性能、工作條件、結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求的了解，利用Pro/E 繪出配氣機(jī)構(gòu)的三維圖，并 進(jìn)行 發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 的模擬裝配，在有限元分析過(guò)程中，應(yīng)用到了當(dāng)今流行 ANSYS 有限元分析軟件，通過(guò) Pro/E 的三維建模，將此模型導(dǎo)入到 ANSYS 軟件中進(jìn)行分析 ， 近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和計(jì)算速度的不斷提高，有限元分析在工程設(shè)計(jì)和分析中得到了越來(lái)越廣泛的重視，已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分析計(jì)算問(wèn)題的有效途徑， 對(duì)于工程實(shí)際具有重要的應(yīng)用價(jià)值?；谝陨系恼f(shuō)明，我們可以知道本設(shè)計(jì)從理論上可以提高 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， Pro/E 與 ANSYS 的 緊密結(jié)合，比傳統(tǒng)AutoCAD 設(shè)計(jì)更能夠縮短開(kāi)發(fā)周期，提高生產(chǎn)制造水平。配氣機(jī)構(gòu) 作為發(fā)動(dòng)機(jī)兩大機(jī)構(gòu)的重要部件之一，它的平穩(wěn)性是保證配氣機(jī)構(gòu)正常工作的關(guān)鍵， 它的功用是根據(jù)每一氣缸內(nèi)進(jìn)行 的工作循環(huán)順序，定時(shí)的開(kāi)啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門(mén)，以保證新鮮的可燃混合氣得以及時(shí)進(jìn)入氣缸并把燃燒后的廢氣及時(shí)排除氣缸。發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)是一個(gè)彈性系統(tǒng)，工作時(shí)的彈性變形引起機(jī)構(gòu)彈性振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)機(jī)構(gòu)無(wú)法正常工作。在研究更精確的氣門(mén)振動(dòng)模型、凸輪挺柱副的動(dòng)力潤(rùn)滑、非對(duì)稱(chēng)凸輪型線以及凸輪型線的擬合等方面， 國(guó) 內(nèi)外都有很大的發(fā)展。 （ 3）通過(guò)零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展，相應(yīng)的軟件也應(yīng)運(yùn)而生， ANSYS 軟件在工程上應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在機(jī)械、電機(jī)、土木、電子及航空等領(lǐng)域的使用，都能達(dá)到某種程度的可信度，頗獲各 界好評(píng)。但在外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入的同時(shí)，由于數(shù)據(jù)的兼容性等問(wèn)題，有時(shí)并不是很理想，容易造成以下問(wèn)題： （ 1）對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)的忽略，而這卻是分析局部應(yīng)力及應(yīng)力集中的關(guān)鍵部位。 （ 5）選取排氣門(mén)并導(dǎo)入 ANSYS 軟件中對(duì)其受載和約束情況進(jìn)行有限元分析，對(duì)氣門(mén)承受的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算校核。 氣門(mén)的建模 進(jìn)氣門(mén)的建模 （ 1） 運(yùn)行 Pro/E。 圖 進(jìn)氣門(mén)三維圖 1 8 （ 2）在對(duì)進(jìn)氣門(mén)進(jìn)行倒角，點(diǎn)擊右側(cè)工具欄里的 圖標(biāo)，輸入倒角的數(shù)值 ，如圖 所示。 圖 草繪旋轉(zhuǎn) （ 3）完成了旋轉(zhuǎn)，點(diǎn)擊 圖標(biāo)，在點(diǎn)擊 圖標(biāo)進(jìn)行倒角，如圖 。 圖 拉伸 13 （ 1）在對(duì)其進(jìn)行螺紋掃描，在主菜單上依次單擊 “ 插入 ”→“ 螺旋掃描 ”→“ 切口 ” 命令，系統(tǒng)彈出 “ 屬性 ” 菜單管理器，如圖 （ a）（ b）所示。 圖 （ 7）系統(tǒng)彈出 “ 方向 ” 菜單管理器，指示切口的生成方向，單擊 “ 正向 ” 命令，如圖 所示。 （ 5）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，如圖 所示。 17 圖 定義螺距對(duì)話框 圖 增加螺距值 18 （ 4）在信息提示區(qū)輸入螺距值為 “ 3” ，單擊 按鈕完成。各零部件之間的建立對(duì)整體的裝配起到?jīng)Q定性的作用 [4]。還要結(jié)合著凸輪的角度進(jìn)行畫(huà)草圖，因?yàn)槊總€(gè)進(jìn)排氣門(mén)的配氣正時(shí)角度不一樣，要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙上的剖面圖進(jìn)行建模，得到如圖 (a)(b)(c)組所示。 圖 標(biāo)準(zhǔn)孔 圖 孔 2 （ 3）同樣做法再把另一側(cè)的孔做出來(lái)，先畫(huà)出孔的草繪圖，如圖 所示，最后選取放置的平面，完成后的視圖如 所示。 圖 拉伸 （ 2）在對(duì)上級(jí)拉伸的圖形進(jìn)行處理，把滾輪的位置畫(huà)出來(lái)，此時(shí)畫(huà)完草圖時(shí)拉伸時(shí)要選擇去除材料 ，如圖 所示。 圖 “ 新建 ” 窗口 選擇“單位類(lèi)型 ” （ 2）按順序依次點(diǎn)擊完成新文件夾的創(chuàng)建 33 （ 1）確定尺寸后先畫(huà)出搖臂軸的主軸，畫(huà)出草圖后在對(duì)其進(jìn)行拉伸，如圖 所示。 圖 進(jìn)氣搖臂軸圖 36 排氣搖臂軸的建模 （ 1）整體的步驟和進(jìn)氣搖臂的過(guò)程相類(lèi)似，具體的步驟如圖 (a)(b)組所示，畫(huà)圖的主要步驟如圖 (a)(b)(c)(d)(e)(f)組所示。 圖 驅(qū)動(dòng)齒輪的圓柱草繪圖 40 畫(huà)出 孔 的草繪圖， 拉伸去材料， 得到圖 所示。 畫(huà)出 圓柱的草繪圖，得到圖 所示。 46 （ 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 “ 確定 ” 按鈕彈出 “ 新文件選項(xiàng) ” 對(duì)話框，在 “ 模板 ” 選 項(xiàng)組中選擇 mmns＿ asm＿ design 選項(xiàng)，如圖 所示。 52 圖 加入調(diào)整螺釘 （ 9）在對(duì)進(jìn)氣搖臂的另一側(cè)安裝滾軸，步驟也是相似的，組裝完后如圖 所示。有限元時(shí)在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的靜力與動(dòng)力特征分析中應(yīng)用和發(fā)展起來(lái)的一種有效的數(shù)值分析方法，它可以解決工程中的結(jié) 構(gòu)問(wèn)題，也成功的解決了傳熱學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、電磁學(xué)和聲學(xué)等領(lǐng)域的問(wèn)題。使用該軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析，能夠降低設(shè)計(jì)成本，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。 （ 3） Input Window（命令輸入窗口）通過(guò)這個(gè)窗口，可以直接輸入 ANSYS 可以支持的命令，以前所有輸入過(guò)的命令以下拉列表的形式便于再次輸入。解決這一矛盾的有效途徑是 :在 Pro/E 中進(jìn)行建模，然后將模型導(dǎo)入到 ANSYS 軟件中進(jìn)行有限元分析，從而實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)完成零件設(shè)計(jì)和分析。如果想用第一種方案，就要改用 Pro/. （ 2）第二種是將轉(zhuǎn)換為 Pro/ 文件轉(zhuǎn)化 iges 格式文件后導(dǎo)入到 ANSYS 中。 圖 59 圖 打開(kāi)文件 圖 圖 圖 文件 60 圖 ，如果有丟失要對(duì)其進(jìn)行修改，已達(dá)到圖紙的要求。 根據(jù)資料和圖紙查得微型乘用車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中的排氣門(mén)參數(shù)為下所示： 排氣門(mén)允許采用整體式氣門(mén)，材料為 4Cr14Ni14 W2Mo 或 214N，本次采用的是后者 214N, 通過(guò)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知道， 21 4N 鋼為奧氏體熱強(qiáng)鋼 ,有良好的抗氧化性和抗燃?xì)飧g性 ,高溫力學(xué)性能較好。 F0 為氣門(mén)預(yù)緊力 , F0 = 430N。 62 （ 6）單擊 OK 按鈕，完成對(duì)標(biāo)題名的指定。 （ 4） 在對(duì)話框左邊 的列表中選擇 Tet 10node 92 選項(xiàng)，選擇四面體 SOLID92 單元。 （ 6）在 DENS 文本框中輸入密度值 106，單位為千克 /立方毫米。 （ 8）在 Define Material Model Behavior 窗口中，從菜單中選擇 Material Exit 命令，或者單擊右上角的 按鈕，退出定義材料屬性窗口，完成對(duì)材料屬性的定義。 （ 5）在對(duì)話中單擊 OK 按鈕，將 Tet 10node 92 單元添加，關(guān)閉單元類(lèi)型對(duì)話框。 （ 8）從主菜單中選擇 Utility Menu:Preference 命令，將打開(kāi) Preference of GUI