【正文】 （ 1）單擊 Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool，彈出 Mesh Tool（網(wǎng)格工具）。 （ 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，完成對材料屬性的定義。 （ 6）在 DENS 文本框中輸入密度值 106，單位為千克 /立方毫米。 64 圖 定義彈性模量和泊松比 （ 3）在對話框 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 。具體步驟如下 ： （ 1）從主菜單中選擇 Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models 命令，將打開 Define Material Model Behavior（定義材料模型）屬性窗口。 （ 5）在對話中單擊 OK 按鈕，將 Tet 10node 92 單元添加，關閉單元類型對話框。 （ 4） 在對話框左邊 的列表中選擇 Tet 10node 92 選項，選擇四面體 SOLID92 單元。 （ 2）單擊 Add 按鈕，打開 Library of Element Type（單元類型庫），如圖 所示。本設計中選擇四面體單元 Solid45。 （ 8）從主菜單中選擇 Utility Menu:Preference 命令，將打開 Preference of GUI Filt ering(菜單過濾參數(shù) )對話框，選中 Structural 復選框，單擊 OK 按鈕確定。 62 （ 6）單擊 OK 按鈕，完成對標題名的指定。 （ 4）從實用菜單中選擇 Utility Menu:FileChange Jobname 命令，打開 Change Title（修改標題）對話框。 （ 2）在 Enter new jobname 文本框中輸入文字 “ paqimen” 為本分析的數(shù)據(jù)庫文件名，如圖 所示。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行有限元分析 圖 圖 設置參數(shù) 設置參數(shù)包括設定分析作業(yè)名和標題；建立模型；定義單元類型；定義材料屬性；劃分有限元網(wǎng)絡；但我們已經(jīng)將三維建模的 排氣門 導入 ANSYS 中，其中的建立模型可以省略。 F0 為氣門預緊力 , F0 = 430N。 C為摩擦阻尼系數(shù) , C = 1. 581kg/ s。mp 為挺柱和挺桿的質(zhì)量 , mp = 0. 480kg。 為了便于分析 ,對配氣機構可簡化 ,如圖 所示 [20]的有支座的單自由度模型 ,發(fā)動機排氣門工作時 ,氣門往復運動由驅(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 ,可由如下計算公式得到 : F = MX″ + CX′ + KX + F0 式中 :M 為氣門機構的等效質(zhì)量 ,M =mv + 1 /3m s +mp , mv 為氣門質(zhì)量 ,mv = 0. 1156kg。 根據(jù)資料和圖紙查得微型乘用車發(fā)動機配氣機構中的排氣門參數(shù)為下所示： 排氣門允許采用整體式氣門，材料為 4Cr14Ni14 W2Mo 或 214N，本次采用的是后者 214N, 通過查閱機械設計手冊知道， 21 4N 鋼為奧氏體熱強鋼 ,有良好的抗氧化性和抗燃氣腐蝕性 ,高溫力學性能較好。 ④ 氣門錐面磨損過速。 ② 氣門斷裂 。在汽車發(fā)動機配氣機構中 ,氣門 氣門座是一對關鍵的摩擦副 ,該摩擦副長期在高溫、高負荷及燃氣腐蝕環(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。 圖 59 圖 打開文件 圖 圖 圖 文件 60 圖 ，如果有丟失要對其進行修改，已達到圖紙的要求。計算機輔助制造系統(tǒng) ) 不同電腦系統(tǒng)之間的通用 ANSI 信息交換標準。 iges 格式是 The Initial Graphics Exchange Specification 的首字母的縮寫 ,( IGES) 是被定義基于 Computer – Aided Design ( CAD)amp。 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。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 格式文件后導入到 ANSYS 中。 （ 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。 58 這是要特別注意的。 本次設計采用的是 Pro/ 與 為研究對象，并采用這兩個軟件進行了實體模型在兩個不同軟件之間的轉(zhuǎn)換和連接。解決這一矛盾的有效途徑是 :在 Pro/E 中進行建模，然后將模型導入到 ANSYS 軟件中進行有限元分析，從而實現(xiàn)用計算機完成零件設計和分析。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這兩個領域最具代表性的應用軟件分別是 Pro/E和 ANSYS。 （ 7） Status and Prompt Area（狀態(tài)欄）顯示當前操作的有關提示。 （ 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 當前所處得處理器位置有關。 （ 3） Input Window（命令輸入窗口）通過這個窗口，可以直接輸入 ANSYS 可以支持的命令，以前所有輸入過的命令以下拉列表的形式便于再次輸入。 ANSYS 的圖形用戶界面主要有 8 個部分組成 [18]： （ 1） Utility Menu（實用菜單）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)設置等等。而且， ANSYS 還具有產(chǎn)品的優(yōu)化設計、估計分析等附加功能。 ANSYS 公司是由美國匹茲堡大學力學系教授、有限元法的權威、著名的力學專 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]。使用該軟件進行產(chǎn)品設計分析，能夠降低設計成本，縮短設計時間。 ANSYS 軟件從 20 世紀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 是一種通用的商業(yè)套裝工程分析軟件，通過分析結構受到外力載荷后所產(chǎn)生的反應，如位移、應力、溫度等，便可以知道結構受到外力負載后的狀態(tài)，從而判定結構是否符合設計要求。進過進十幾年的發(fā)展，各種不同的有限元方法形態(tài)發(fā)展的更為豐富，理論基礎更為完善，而且已經(jīng)開發(fā)出了一批實用、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。有限元時在連續(xù)體力學領域 飛機結構的靜力與動力特征分析中應用和發(fā)展起來的一種有效的數(shù)值分析方法，它可以解決工程中的結 構問題，也成功的解決了傳熱學、流體動力學、電磁學和聲學等領域的問題。裝配結果基本符 合要求，不足的地方是沒有使配氣機構運動起來，如果能使其運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際的問題，希望如果能夠結合著實際來操作，效果會更加的凸顯。 圖 整體組裝 （ 2）在把氣門彈簧組裝到每個氣門里面，如圖 (a)(b)(c)組所示。 53 圖 加入進氣門 排氣搖臂軸的組裝和進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 。 52 圖 加入調(diào)整螺釘 （ 9）在對進氣搖臂的另一側(cè)安裝滾軸，步驟也是相似的，組裝完后如圖 所示。 51 圖 兩者對齊 （ 7）按照同樣的方法再把其余的幾個進氣搖臂組裝到搖臂軸上，所得到如圖 所示。 50 圖 兩者圖 （ 5）然后再對其進行約束點擊兩個零件的中心線，此時兩個零件的中心線重合，如圖 所示。 49 圖 打開菜單 （ 3）點擊打開命令，彈出進氣搖臂軸的三維視圖，點擊右下角的 命令，如圖 所示。單擊 “ 確定 ” 按鈕彈出 “ 新文件選項 ” 對話框，在 “ 模板 ” 選 項組中選擇 mmns＿ asm＿ design 選項，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。其中的零件多而復雜，要求的精度也很高，所以就要求在畫圖時注意尺寸的偏差，注意零件的配合間隙，在畫進氣搖臂和排氣搖臂時要注意其中的約束，保證畫出的零件能夠符合標準。 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。 46 （ 3）選擇 “ mmns_part_solid” 模板，表示零件模型為實體，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 ” 對話框，如圖 所示。 圖 從動齒輪鍵槽的草繪圖 制輪齒 畫出 輪齒的 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。 畫出 圓柱的草繪圖，得到圖 所示。 圖 “新建”窗口 圖 選擇“類型” （ 2）點選 “ 類型 ” 選項中的 “ 零件 ” 單選按鈕，點選子類型選項組中的 “ 實體 ”單選鈕，并在名稱文本框中輸入新建文件的名稱，取消勾選 “ 使用默認模板 ” 復選框，單擊 “ 確定 ” 彈出新文件選項對話框。 圖 驅(qū)動齒輪輪齒的草繪圖 42 從動齒輪的建模 （ 1）運行 Pro/E。 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 驅(qū)動齒輪的圓柱草繪圖 40 畫出 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 ” 對話框，如圖 所示。 圖 滾輪 滾軸的建模 按照 PDF 圖畫出草圖，在對其進行旋轉(zhuǎn)，如圖 所示 和圖 所示。 圖 進氣搖臂軸圖 36 排氣搖臂軸的建模 （ 1）整體的步驟和進氣搖臂的過程相類似，具體的步驟如圖 (a)(b)組所示，畫圖的主要步驟如圖 (a)(b)(c)(d)(e)(f)組所示。選擇 增加埋頭孔 。 圖 安裝孔 （ 3）在每個孔的上面畫出一個凹的平臺，步驟是先在軸上畫草圖，然后進行拉伸去除材料，如圖 所示。 圖 孔 34 （ 1）把軸上的五個固定孔畫出來，點擊右側(cè)的 圖標，選定放置的曲面，并確定他們的偏移量，如圖 所示。 圖 “ 新建 ” 窗口 選擇“單位類型 ” （ 2）按順序依次點擊完成新文件夾的創(chuàng)建 33 （ 1）確定尺寸后先畫出搖臂軸的主軸，畫出草圖后在對其進行拉伸，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 進氣搖臂軸的建模 （ 1）運行 Pro/E。 排氣搖臂的建模 整體的步驟和進氣搖臂相類似，但是排氣搖臂是兩個頂氣門的接觸點，注意畫圖時的按照二維圖形的尺寸，結合著角度去畫，具體的步驟見圖 (a)(b)所示。具