基于导管间隙的气门偏摆落座特性的仿真系统研究

论文摘要

本文建立了气门偏摆落座模型,以此为基础比较了ANSYS-Workbench自带的建模模块-DesignModeler与PRO／E在建模方面的差异,运用PRO／E绘图软件完成气门偏摆落座模型的装配体,并对气门在气门-导管正常配合落座和偏摆落座的力学特性进行分析。基于在静力学ANSYS-Workbench与PRO／E间具有无缝联接的特性,文中将气门偏摆落座装配体模型导入ANSYS-Workbench中进行静力学分析,探讨了不同气门—导管间隙ΔD、不同气门导管长度L2及气门导管的位置（气门座圈下端面至气门导管上端面的间距）L4对气门头部轴向变形量及气门偏摆落座力的影响。研究结果表明：1)当气门偏摆落座时,气门头部变形量和应力值随着气门-导管间隙ΔD的增大而增大；2)若将ΔD控制在0.2mm范围（工程实际中可行的间隙范围）内,气门导管长度L2=75mm时的气门头部轴向变形量,受拉侧表面最大等效,轴向,径向应力值分别为气门导管长度L2=55mm的增大了1.44倍,3倍；3)若将ΔD控制在0.2mm范围内,气门导管长度L2=60mm保持不变,气门导管位置L4=55mm时的气门头部轴向变形量,受压侧表面最大等效,轴向,径向应力值为L4=45mm的1.18倍,2倍,且气门导管的最佳取值为45mm。研究结果能够运用到控制合理的气门—导管间隙及气门导管的选择和安装中。在动力学方面,论文中计算了气门在凸轮运转一个周期中气门所受的动载荷,在AWE环境中进行气门偏摆落座时的瞬态动力学仿真分析,讨论了气门-导管间隙ΔD对气门过渡圆弧处表面应力的影响,同时得到气门在一个运动周期中头部轴向变形量及头部综合应力随时间变化的曲线图。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究现状
• 1.3 课题研究的意义与内容
• 1.4 课题来源
• 1.5 本章小结
• 第二章 气门偏摆落座模型建模基础
• 2.1 建模方案的确定
• 2.2 建模方法的确定
• 2.2.1 DesignModeler几何建模
• 2.2.2 PRO/E技术
• 2.2.2.1 PRO/E建模技术与特点
• 2.2.2.2 PRO/E主要功能模块
• 2.3 PRO/E与Ansys Workbench的连接
• 2.4 PRO/E与Ansys Workbench的协同设计
• 2.4.1 AWE与PRO/E的设计协同
• 2.4.2 AWE与PRO/E的分析协同
• 2.4.3 AWE的协同数据管理
• 2.5 小结
• 第三章 气门偏摆落座结构静力学分析
• 3.1 气门偏摆落座力分析模型的建立
• 3.2 气门杆受力情况分析
• 3.2.1 气门-气门导管配合正常受力分析
• 3.2.2 气门偏摆落座时受力分析
• 3.3 有限元方法
• 3.4 ANSYS Workbench基础
• 3.4.1 ANSYS Workbench概述
• 3.4.2 ANSYS Workbench产品设计流程
• 3.4.3 文件格式
• 3.5 AWE环境下气门偏摆落座静力学分析过程
• 3.5.1 几何模型的导入
• 3.5.2 分析类型的选择
• 3.5.3 材料属性的定义
• 3.5.4 接触选项的定义
• 3.5.5 网格的划分
• 3.5.6 约束条件的定义和载荷添加
• 3.5.7 设定求解参数
• 3.5.8 有限元计算结果分析
• 3.5.8.1 气门-导管间隙ΔD对气门头部轴向变形量的影响
• 2对气门盘部轴向变形量及气门受拉侧表面应力的影响'>3.5.8.2 气门导管长度L₂对气门盘部轴向变形量及气门受拉侧表面应力的影响
• 3.5.8.3 气门导管位置对气门头部轴向变形量及气门受压侧表面应力的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 气门偏摆落座的动力学分析
• 4.1 动力学分析概述
• 4.2 气门动载荷计算
• 4.2.1 气门运动特性曲线
• 4.2.2 动载荷计算
• 4.3 AWE环境下气门偏摆落座动力学分析
• 4.3.1 导入几何模型
• 4.3.2 选择分析类型
• 4.3.3 材料信息的添加
• 4.3.4 接触选项的定义
• 4.3.4.1 接触对的设置
• 4.3.4.2 联接关节（JOINT）的设置
• 4.3.5 网格的划分
• 4.3.6 动力学分析选项设置
• 4.3.7 施加载荷以及约束
• 4.3.8 计算结果的设置
• 4.3.9 有限元计算结果
• 4.3.9.1 导管间隙ΔD对气门过渡圆弧处表面应力的影响
• 第五章 课题研究总结与展望
• 5.1 课题研究总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录一 研究生期间发表的论文