【正文】 體的過程參看圖 所示。 圖 拉伸 （ 2）在對(duì)上級(jí)拉伸的圖形進(jìn)行處理，把滾輪的位置畫出來，此時(shí)畫完草圖時(shí)拉伸時(shí)要選擇去除材料 ，如圖 所示。 圖 軸孔草繪 27 （ 2）完成草繪圖形，點(diǎn)擊右下角的圖標(biāo) ，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。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 標(biāo)準(zhǔn)孔 圖 孔 2 （ 3）同樣做法再把另一側(cè)的孔做出來，先畫出孔的草繪圖，如圖 所示，最后選取放置的平面，完成后的視圖如 所示。點(diǎn)擊 完成。最后的到圖 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。還要結(jié)合著凸輪的角度進(jìn)行畫草圖，因?yàn)槊總€(gè)進(jìn)排氣門的配氣正時(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。 21 （ 1）根據(jù)所給定的二維圖形按照從零尺寸出開始建模，具體的操作方法如下所述，首先先畫一側(cè)的圓，對(duì)其進(jìn)行拉伸點(diǎn)擊 圖標(biāo)，得到圖 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(duì)話框。 凸輪軸的建模 （ 1）運(yùn)行 Pro/E。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]。 圖 氣門彈簧 本章小結(jié) 本章介紹了進(jìn)氣門和排氣門的繪圖過程，并對(duì)后期的有限元分析做了鋪墊。 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。 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。 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。 圖 輸入起始節(jié)距值 （ 2）系統(tǒng)再次提示 “ 在軌跡末端輸入節(jié)距值 ” ，同樣輸入節(jié)距值為 “ 3” ，如圖 所示 圖 輸入末端節(jié)距值 （ 3）系統(tǒng)彈出如圖 所示的定義螺距的對(duì)話框。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。如果要選擇其他繪圖平面，可以單擊其他命令。 （ 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。 （ 3）在如圖 所示的 “屬性 ”菜單管理器中，單擊 “可變的 ”→“ 穿過軸 ”→“ 右手定責(zé) ” →“ 完成 ”命令，系統(tǒng)彈出如圖 所示的 “設(shè)置草繪平面 ”菜單管理器。 15 圖 調(diào)整螺釘 氣門彈簧的建模 （ 1）單擊 按鈕，在 “新建 ”對(duì)話框中輸入文件名 “qimentanhuang”，然后單擊 “確定 ”按鈕。 （ 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(duì)話框。 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。 14 圖 草繪 （ 6）系統(tǒng)提示 “ 輸入節(jié)距值 ” 輸入節(jié)距值 “ ” ，單擊 按鈕完成。 （ 5）繪制如圖 所思的掃描軌跡，注意繪制螺旋掃描的中心線。 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。 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。 （ 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)話框，如 12 圖 所示。 11 圖 墊圈 氣門導(dǎo)管 的建模 先畫出草繪圖，在對(duì)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得到圖 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 。 （ 1）整體的建模過程與進(jìn)氣門的建模過程類似，大致有以下幾步，首先繪制排氣門的草繪圖，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(duì)話框。 圖 進(jìn)氣門三維圖 3 排氣門的建模 9 （ 1）運(yùn)行 Pro/E。 圖 進(jìn)氣門三維圖 1 8 （ 2）在對(duì)進(jìn)氣門進(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”窗口 7 （ 3）繪制完草圖后點(diǎn)擊右下角的 圖標(biāo)，并對(duì)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，點(diǎn)擊工具欄里的圖標(biāo)，如圖 所示。 （ 1）點(diǎn)擊確定，進(jìn)入草繪屬性界面，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” 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(duì)話框。 氣門的建模 進(jìn)氣門的建模 （ 1） 運(yùn)行 Pro/E。 氣門式配氣機(jī)構(gòu)由氣門組和氣門傳動(dòng)組兩部分組成，每組的零件組成則與氣門的位置、凸輪軸的位置和氣門驅(qū)動(dòng)形式等有關(guān)。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。對(duì)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(duì)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。 （ 5）選取排氣門并導(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)氣門承受的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算校核。 （ 3）在零部件的實(shí)體 模型的基礎(chǔ)上 ,定義各個(gè)零部件之間的裝配配合關(guān)系。 課題研究的主要內(nèi)容 4 1．設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （ 1）通過給定的二維圖形結(jié)合著 Pro/E 軟件轉(zhuǎn)化為三維圖形。 （ 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]。但在外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入的同時(shí)，由于數(shù)據(jù)的兼容性等問題，有時(shí)并不是很理想，容易造成以下問題： （ 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。多數(shù)使用者認(rèn)為對(duì)于復(fù)雜的幾何模型在 ANSYS 中直接建模不僅操作不便而且時(shí)間長。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)問題必不 可少的有力工具。 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。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)。一般機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，受的負(fù)載也相當(dāng)多，理論分析往往無法進(jìn)行。 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。 （ 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(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動(dòng)）。 （ 3）通過零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進(jìn)行設(shè)計(jì)。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活， Pro/E 功能如下： （ 1） 特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）。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)庫等特點(diǎn)，大大加快了產(chǎn)品的開發(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)過時(shí)的所謂混合建模系統(tǒng)。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]。在研究更精確的氣門振動(dòng)模型、凸輪挺柱副的動(dòng)力潤滑、非對(duì)稱凸輪型線以及凸輪型線的擬合等方面， 國 內(nèi)外都有很大的發(fā)展。國內(nèi)也在致力于研究更精確的氣門振動(dòng)模型、凸輪挺柱副的動(dòng)力潤滑、非對(duì)稱凸輪型線以及凸輪型線的擬合等問題 主要有：一是設(shè)計(jì)了許多性能優(yōu)良的凸輪型線； 二是配氣機(jī)構(gòu)由性設(shè)計(jì)發(fā)展為彈性設(shè)計(jì)； 三是由孤立研究凸輪設(shè)計(jì)發(fā)展到配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)研究內(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、氣門搖臂機(jī)構(gòu)的設(shè) 計(jì)，氣門彈簧及氣門等零部件的設(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， 又主要集中在氣門的運(yùn)動(dòng)規(guī)律上。 隨著發(fā)動(dòng)機(jī)高效率、高速化的發(fā)展 ， 人們對(duì)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。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)無法正常工作。 Pro/E 的三維建模與 ANSYS 的有限元分析緊密結(jié)合，比傳統(tǒng) AutoCAD 設(shè)計(jì)更能夠縮短開發(fā)周期，這們也可以提高生產(chǎn)制造水平。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；加快了解汽車企業(yè)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、制造及應(yīng)用的過程，該畢業(yè)設(shè)計(jì)可以 加強(qiáng)國內(nèi)外流行三維 Pro/E 軟件以及 ANSYS 軟件的使用與掌握。 通過運(yùn)用 Pro/E 進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的三維建模、及基于 ANSYS 有限元分析。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)的開啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門，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。 Pro/E 是目前最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造和分析的軟件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、汽車等領(lǐng)域，利用 Pro/E 可以輕松地完成大多數(shù)的機(jī)械類設(shè)計(jì)、制造和分析任務(wù)。 在我國汽車發(fā)展史上，微型車近 20 年的歷程走出了具有自己鮮明特色的發(fā)展道路。 微型車在我國占有很大的市場(chǎng)?；谝陨系恼f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 ，加快了解汽車企業(yè)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、制造及應(yīng)用的過程， Pro/E 與 ANSYS 的 緊密結(jié)合，比傳統(tǒng)AutoCAD 設(shè)計(jì)更能夠縮短開發(fā)周期，提高生產(chǎn)制造水平。綜述了國內(nèi)外目前微型乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 的裝配與分析的發(fā)展趨勢(shì)。 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 Pro/E 的路寶 車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的三維建模設(shè)計(jì) 系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副教授 The Graduation Design for Bachelor39。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(dòng)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(shí)。通過對(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，