【正文】 Filt ering(菜單過濾參數(shù) )對話框，選中 Structural 復(fù)選框，單擊 OK 按鈕確定。為了便于有限元模型分析 ,氣門座接觸示意圖 如圖 所示 [20],以下就該簡化模型對氣門進(jìn)行有限元分析 圖 圖 設(shè)置參數(shù) 設(shè)置參數(shù)包括設(shè)定分析作業(yè)名和標(biāo)題；建立模型；定義單元類型；定義材料屬性；劃分有限元網(wǎng)絡(luò)；但我們已經(jīng)將三維建模的 排氣門 導(dǎo)入 ANSYS 中，其中的建立模型可以省略。 為了便于分析 ,對配氣機(jī)構(gòu)可簡化 ,如圖 所示 [20]的有支座的單自由度模型 ,發(fā)動機(jī)排氣門工作時(shí) ,氣門往復(fù)運(yùn)動由驅(qū)動凸輪廓線控制 ,氣門所承受的沖擊載荷特征由凸輪的速度和加速度來控制 ,可由如下計(jì)算公式得到 : F = MX″ + CX′ + KX + F0 式中 :M 為氣門機(jī)構(gòu)的等效質(zhì)量 ,M =mv + 1 /3m s +mp , mv 為氣門質(zhì)量 ,mv = 0. 1156kg。在汽車發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中 ,氣門 氣門座是一對關(guān)鍵的摩擦副 ,該摩擦副長期在高溫、高負(fù)荷及燃?xì)飧g環(huán)境下工作 ,惡劣的工作環(huán)境使氣門密封錐面的磨 損受氣門落座載荷的影響很大。 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。 本次設(shè)計(jì)采用的是 Pro/ 與 為研究對象，并采用這兩個(gè)軟件進(jìn)行了實(shí)體模型在兩個(gè)不同軟件之間的轉(zhuǎn)換和連接。 （ 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 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]。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。 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 。 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。 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。 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 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。 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。 圖 孔 34 （ 1）把軸上的五個(gè)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。具體的過程參看圖 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。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。 凸輪軸的建模 （ 1）運(yùn)行 Pro/E。 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。如果要選擇其他繪圖平面，可以單擊其他命令。 （ 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。 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。 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。 圖 進(jìn)氣門三維圖 3 排氣門的建模 9 （ 1）運(yùn)行 Pro/E。 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。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(jì)帶來困難 [3]。 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。 （ 5）貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個(gè)地方的變動都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動）。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(jì)師在使用 Pro/E[2]。 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(jì)以及制造工藝增加了難度。 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。 微型車在我國占有很大的市場。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。微型車已經(jīng)穩(wěn)穩(wěn)地成為中國汽車市場中的主力車型。目前在發(fā)達(dá)國家的汽車行業(yè)中， Pro/E軟件以及 ANSYS 軟件的應(yīng)用已得到普遍應(yīng)用，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，新的轎車產(chǎn)品的開發(fā)周期已縮短至 2 年。國外對配氣機(jī)構(gòu)的振動模型、摩擦及配氣相位和可變氣門正時(shí)等的研究有一些報(bào)道。 Pro/E 是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。所謂工程分析軟件，主要是在機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受到外力負(fù)載所出現(xiàn)的反應(yīng)，例如應(yīng)力、位移、溫度等，根據(jù)該反應(yīng)可知道機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受到外力負(fù)載后的狀態(tài)，進(jìn)而判斷是否符合設(shè)計(jì)要求。 ANSYS 作為有限元分析的主流軟件，在工程中的應(yīng)用日益成熟和廣泛。 （ 2）再建立起配氣機(jī)構(gòu)各個(gè)零部件的三維實(shí)體模型。配氣機(jī)構(gòu)應(yīng)使發(fā)動機(jī)在各種工況下工作是厚的最佳的進(jìn)氣量，以保證發(fā)動機(jī)在各種工況下工作時(shí)具有最佳的性能。 圖 “草繪屬性”窗口 （ 2）根據(jù)已給的 PDF 文件，繪制進(jìn)氣門的草繪圖，繪圖時(shí)注意要選取旋轉(zhuǎn)軸，否則不能生成三維模型，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。 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 ”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。在工具欄內(nèi)單擊 按鈕完成草圖的繪制。 （ 2）在主菜單中單擊 “插入 ”→“ 螺旋掃描 ” →“ 伸出項(xiàng) ”命令，彈出如圖 所示的 “屬性 ”菜單管理器。 16 圖 菜單管理器 圖 設(shè)置平面 圖 選取方向 圖 選取 圖 軌跡 （ 1）系統(tǒng)提示 “在軌跡起始輸入節(jié)距值 ”，輸入起始節(jié)距值為 “3”，如圖 所示，單擊中 按鈕完成。最終如圖 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。 23 圖 草繪孔 圖 選取放置 圖 選取偏照 圖 孔 1 24 （ 2）在對其內(nèi)部的深孔進(jìn)行加工，同樣也是選擇打孔 圖標(biāo)，打開后選擇標(biāo)準(zhǔn)孔 圖標(biāo)，選擇螺釘尺寸，并輸入空的深度，如圖 所示。 （ 1）先選擇 FRONT 為草繪平面，繪制出軸孔的圖形，如圖 所示。畫圖的主要過程圖如圖 （ a）（ b）（ c）（ d）（ e）（ f）（ g）（ h）（ i）組所示。 35 圖 搖臂軸 （ 1）然后再在軸上畫出帶有沉孔的油道孔，依次點(diǎn)擊 ，選擇標(biāo)準(zhǔn)孔 ，輸入尺寸，如圖 所示。 39 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。單擊 “ 文件 ” 工具欄中的新建工具，彈出 “ 新建 ” 對話框，如圖 所示。 45 圖 從動齒輪輪齒的草繪圖 齒帶的建模 （ 1）運(yùn)行 Pro/E。 48 第 4 章 配氣機(jī)構(gòu)的裝配 概述 配氣機(jī)構(gòu)的組成是由氣門組和氣門傳動組組成的 ,在對其進(jìn)行裝配時(shí)的注意事項(xiàng)由以下幾點(diǎn)：首先在安裝凸輪軸時(shí)要注意氣門正時(shí)的位置要按照發(fā)動機(jī)做功 的順序進(jìn)行裝配，其次在對搖臂往搖臂軸上安裝時(shí)注意搖臂在搖臂軸上的位置，盡量避免不必要的誤差產(chǎn)生，最后在安裝氣門時(shí)要注意氣門的角度以適應(yīng)氣門座，達(dá)到良好的密封效果，有些地方?jīng)]進(jìn)行結(jié)合性的組裝，類似于爆炸圖，這樣可以更加直觀的，如有什么不妥之處還請多多提出意見，好加以改進(jìn)。 圖 兩者重合 （ 6）在按照搖臂軸上的進(jìn)氣搖臂的位置進(jìn)行尺寸上的約束，即點(diǎn)擊 “ 放置 ” 按鈕，增加 “ 新建約束 ” ，調(diào)整約束類型為 “ 對齊 ” 選擇兩個(gè)零件的平面驚醒約束，再點(diǎn)擊按鈕，選擇 按鈕，修改尺寸，如圖 所示。 圖 整體組裝組 (a) 55 圖 整體組裝組 (b) 圖 整體組裝組 (c) 本章小結(jié) 本章主要介紹了 Pro/E 的配氣機(jī)構(gòu)裝配模式及裝配基礎(chǔ)，如何進(jìn)入裝配（組件）模式；如何將元件添加到組件中；如何進(jìn)行裝配等。 ANSYS 軟件是國際流行的融結(jié)構(gòu)、流體、電磁場、聲場和耦合場分析于一體的大型通用有限元分析軟件，具有強(qiáng)大處理、求解和后處理功能。 在啟動 ANSYS 后，就可以打開 ANSYS 的圖形用戶界面（ GUI）。 （ 8） Output Window（輸出窗口）輸出窗口接收 ANSYS 程序運(yùn)行時(shí)所有的文本輸出，比如命令 的響應(yīng)、注釋，警告、錯(cuò)誤以及其他的各種消息。 導(dǎo)入方法與對策 將 PRO/ 的模型導(dǎo)入 一般有 2 種方 法。Computer Aided Manufacturing (CAM) systems (計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) amp。 ③ 氣門頭部裂紋和碎落 。M = 0. 657kg。 （ 3）單擊 OK 按鈕，完成文件名的修改。 （ 1）從主菜單中選 Utility MenuPreprocessorElement Type Add/Edit/Delete 命令，將打開 Element Type 對話框，如圖 所示。 （ 2）依次雙擊 StructuralLinearElasticIsotropic，展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)，將打開材料的彈性模量 EX 和泊松比 PRXY 的定義的對話框，如圖 所示 。 （ 2）