基于ProE的路寶車發(fā)動機配氣機構的三維建模設計【說明書+CAD+PROE】

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Which forms the combustion chanber. The bottom of the block is covered with an oil pan or oil sump. Power is produced by the linear motion of a piston in a cylinder.however, this linear motion must be changed into rotary motion to turn the wheels of cars of trucks. The pistion is attached to the top of a connecting rod by a pin, called a pistion pin or wrist pin the bottom of the connecting rod is attached to the crankshaft . the connecting rod transmits the up-and-down motion of the piston to the crankshaft , which changes it into rotarymotion.The connecting rod is mounted on the crankshaft with large beaings called rod bearings. Similar bearings, called main bearings, are used to mount the crankshaft in the block .shown in fig ,1-1.The diameter of the cylinder is called the engine bore. Displacement and compression ratio are two frequently used engine specifications. Displacement indicates engine size , and compression ratio compares the total cylinder volume to compression chamber volume.The term stroke is uesd to describe the movement of the iston within the cylinder, as well as the distance of pistion travel. Depending on the type of engine the operating cycle may require either two or four strokes to complete. The 4-strokes engine is also called otto cycle engine ,in honor of the german enginner , Dr. Nikolaus otto , who first applied the principle in 1876 . In the 4-stroke engine ,four strokes of the piston in the cylinder are required to complete one full operating cycle .Each stroke is named after the action it performes instake , compression ,power, and exhaust in that order, shown in Fig1-2.1、 Instake stroke As the piston moves down , the vaporized mixture of fuel and air enters the cylinder through open instake vavle. To obtain the maximum filling of the cylinder the instake valve opens about 10 before t.b.c ,giving 20 overlap. The inlet valve remains open until some 50 after b.d.c to take advantage of incoming mixture.2、Compression stroke The pieton turns up , the instake valve closes, the mixture is compressed within the combustion chamber, while the pressure rise to ahout 1 Mpa, depending on various factors inclouding the compression ratio, throttle opening and engine speed. Near the top of the stroke the mixture is ignited by a spark which bridge the gap of the spark plug.3、Power stroke The expanding gases of combution produces a rise in pressure of the gas to some 3.5Mpa, and the piston is forced down in the cylinder. The exhaust valve opens near the bottom of the stroke.4、Exhust stroke The piston moves back up with the exhause valve open some 50before b.d.d.,allowing the pressure within the cylinder to fall and to reduce back pressure on the piston during the exhaust stroke, and the burned gases are pushed out to prepare for the next instake stroke. The instake valve usually opens just before the exhaust stroke.This 4-stroke cycle is continuously repared in every as long as the engineremains runningA-2-stroke engine also goes through four actions to complete one operating cycle.However , the instake and the compression actions are combined in one seroke,and the power and exhaust actions are combined in the other stroke. The term2-stroke cycle or 2-stroke cycle or 2-stroke is preferred to the term 2-cycle, which is really not accurate.In automobile engines, all pistons are attached to a single crankshaft. The more cylinders an engine has ,the more power strokes produced for cach revolusion. This means that means that an 8-cylinder engine runs more smoothly because the power atrokes are closer together in time and in degrees of engine rotation.The cylinder of multi-cyclinder automotive engines arranged in one of three ways.1、 Inline engine use a single block of cylinder. Most 4-cylinder and 6-cylinder engines are of this design. The cylinder do not have to be vertical. They can be inclined either side.2、 V-type engine use two equal bands of cylinder , usually inclined 60degrees or 90degrees from the cach other. Most V-type engines have 6 or 8 cylinders, although V-4 and V-12 engine have been built.3、 Horizontally opposed or pancake engine have two equal banks of cylinders 180degrees apart . these space saving engine designs are often air-cooled,and are found in the chevrolet carvair porsches, Subaus,and Volkswagens. Subaus design is liquid cooled.Later model Volkswagen vans use a liquil-cooled VWhorizontally opposed engine.附錄B 中文翻譯發(fā)動機工作原理大多數(shù)汽車的發(fā)動機是內(nèi)燃機，往復四沖程汽油機，但是也有使用其他類型的發(fā)動機，包括柴油機，轉子發(fā)動機二沖程發(fā)動機和分程燃燒發(fā)動機。往復的意思就是上下或前后運動，在往復發(fā)動機中，氣缸中活塞的上下運動產(chǎn)生發(fā)動機的動力，這種類型幾乎所有的發(fā)動機都是依賴氣缸體即發(fā)動機缸體，缸體是鑄鐵或鑄鋁制的，它包括發(fā)動機氣缸和冷卻液循環(huán)用的水套，缸體的頂部是氣缸蓋，它組成了燃燒室，缸體底部是油底殼。氣缸內(nèi)活塞的運動產(chǎn)生動力，然而，必須將直線運動轉化為旋轉運動，使汽車車輪轉動，活塞銷將活塞連接在連桿頂部，連桿底部與曲軸連接，使汽車車輪轉動，活塞銷將活塞連桿頂部、連桿底部與曲軸連接，連桿將活塞的往復運動傳遞給曲軸，曲軸將其轉化為旋轉動力，連桿是用連桿曲軸安裝在曲軸上的，用類似的軸承即主軸承將曲軸固定在缸體內(nèi)。氣缸的直徑成為發(fā)動機的內(nèi)徑，排量和壓縮比是兩個常用的發(fā)動機參數(shù)，排量是指發(fā)動機的大小，壓縮比是氣缸總容積與燃燒室壓縮容積之比。術語：沖程是用來說明活塞在氣缸內(nèi)的運動，也就是活塞行程的距離根據(jù)發(fā)動機類型的需要二沖程或四沖程來完成一個完整的工作循環(huán)，每個在沖程根據(jù)其行為命名分別為：進氣沖程、壓縮沖程、作功行沖程和排氣行沖程。1、進氣沖程當活塞下移時，霧化后的可燃混合氣通過打開的進氣門進入氣缸，為了達到最大的進氣量，進氣門在活塞到達上止點前10打開，使進、排氣有20打開重疊角，進氣門一直打開到活塞到達下止點充分進入混合氣之后50左右。2、壓縮沖程活塞開始向上移動時，進氣門關閉，混合氣在燃燒室中壓縮，根據(jù)不同因素包括壓縮比，節(jié)氣門開度，發(fā)動機轉速壓力上升到約1兆帕，接近沖程頂部時，火花塞產(chǎn)生的電火花擊穿點火間隙點燃可燃混合氣。3、作功沖程燃燒膨脹的氣體產(chǎn)生的壓力上升到3.5個兆帕時，推動活塞下移，接近氣缸底時，排氣門打開。4、排氣行程隨著排氣門開啟約下止點前50，活塞回升，使氣缸內(nèi)壓力下降在排氣沖程，減少對活塞回壓，排除廢氣，為下一個進氣沖程做準備，通常情況下，進氣門在排氣沖程完成前打開。只要發(fā)動機保持運轉，每個氣缸內(nèi)四個沖程循環(huán)連續(xù)不斷的重復下去。兩沖程的發(fā)動機也同樣通過四行程來完成，一個工作循環(huán)既是進氣沖程、壓縮沖程合為一個沖程，作功沖程行程另一個沖程，術語兩行程循環(huán)和兩行程就是所謂的術語雙循環(huán)，但實際上并不準確。在所有的汽車發(fā)動機中，所有的活塞都是固定在一個曲軸上，氣缸中發(fā)動機越多，每轉為發(fā)動機的作功沖程產(chǎn)生越多的動力，這就意味著八缸發(fā)動機運轉的越平順，因為發(fā)動機在作功沖程中運轉時間和旋轉角度緊密。多缸發(fā)動機有三種排列形式，任其一種1、 直列式發(fā)動機用一個氣缸體，大多數(shù)四缸發(fā)動機和一些六缸發(fā)動機都采用這種形式，這種氣缸不必垂直分布，它們可以向任一方向傾斜。2、 V-型發(fā)動機用兩排同樣的氣缸，通常夾角為60或90，大多數(shù)有六缸或八缸，盡管四缸和十二缸也有采用V型的。3、臥式或者對置式發(fā)動機有兩排互為180的氣缸，這些發(fā)動機通常采用風冷式，在雪弗蘭、富士、大眾車采用這種形式、富士采用水冷式，在頂置式風冷發(fā)動機中，大眾的新型廂式汽車采用水冷式。7SY-025-BY-3畢業(yè)設計（論文）任務書學生姓名劉一麟院系汽車與交通工程學院專業(yè)、班級車輛工程指導教師姓名張德生職稱副教授從事專業(yè)車輛工程是否外聘是否題目名稱 基于Pro/E的路寶車發(fā)動機配氣機構的三維建模設計1、 設計（論文）目的、意義 微型汽車在我國有很大市場，從0.9L到1.6L，價格適合我國國情，適合正在發(fā)展的中國現(xiàn)況。汽車配氣機構作為發(fā)動機兩大機構的重要部件之一，它的裝配質量和效率直接關系到發(fā)動機本身乃至整車性能的發(fā)揮和控制的質量，也直接影響著它的動力性和經(jīng)濟性。配氣機構的功用是按照發(fā)動機每一氣缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，使新鮮充量得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出；在壓縮與膨脹行程中，保證燃燒室的密封。新鮮充量對于汽油機而言是汽油和空氣的混合氣。以我國哈飛公司生產(chǎn)的“路寶”乘用車為例：如今微型乘用車汽車占汽車保有量的1/3，哈飛每年生產(chǎn)近20萬輕型乘用車，對其安裝的465式發(fā)動機進行采用SOHC間接驅動氣門的配氣機構，對于小排量的乘用車而言，其優(yōu)點就在于結構簡單，維修便捷，經(jīng)濟適用。產(chǎn)品的裝配是產(chǎn)品生命周期的重要環(huán)節(jié)，面對顧客的需求日益多樣化的市場現(xiàn)狀，以手工裝配為主的傳統(tǒng)裝配方法逐步暴露出其缺陷：1.零件全部加工完成后才可進行裝配；2.不能體現(xiàn)并行設計的思想。針對這些問題，致力于產(chǎn)品的模擬裝配技術的研究。需要的應用價值。虛擬裝配作為虛擬制造實施的核心技術之一，通過運用Pro/E進行配氣機構的模擬裝配設計，從而達到對配氣機構的裝配工藝進一步加深了解；這樣可以從本質上提高制造效率，節(jié)省勞動力，節(jié)約生產(chǎn)資源；加快了解汽車企業(yè)生產(chǎn)工藝加工、制造及應用的工程，還可以加強對三維制圖軟件的使用與掌握。2、 設計（論文）內(nèi)容、技術要求（研究方法） 收集有關國內(nèi)外微型及普及型配氣機構工藝相關資料，通過對變速器操縱機構工作條件的了解，提出配氣機構的裝配工藝方案，符合裝配工藝設計方法規(guī)定，提出問題，提出自己的觀點，解決問題，再Pro/E參數(shù)化建模的基礎上，進行裝配建模虛擬裝配過程，從而實現(xiàn)汽車配氣機構的動態(tài)裝配。其主要人任務是用可視化手段研究和解決產(chǎn)品的可裝配性問題。從設計方法、結構原理、材料及應用等方面分析微型車配氣機構裝配技術，提出自己的設計思想及加工方法。技術要求： 1.用三維軟件Pro/E建立汽車配氣機構零部件的三維幾何模型和裝配模型； 2.在Pro/E的環(huán)境中，首先建立起配氣機構各個零部件的三維模型，再在零部件的實體模型的基礎上，定義各個零部件之間的裝配配合關系，從而建立起該裝配體模型；3.圖紙和說明書要符合規(guī)范、標準化、清晰；4.選取典型零件進行靜力學有限元分析。三、進度安排 （1）調研、資料收集、完成開題報告 第1、2周（ 2月28 日 3月13 日）(2) 根據(jù)給出的相關尺寸參數(shù)進行建模與分析 第 3、4、5周（ 3月 14日 4月3 日）(3) 繪制PRO/E零件圖 第6、7、8周（ 4月4 日 4月24 日）（4）繪制PRO/E總裝配圖，按序列。及選取典型元件做靜力學分析 第9、10、11周（ 4月25 日 5 月13 日）（5）設計1.5萬字說明書一份，零件圖一套（PRO/E零件圖）第12、13、14周（ 5月14 日 6月 5日）（6）畢業(yè)設計審核、修改 第15、16周（6 月6 日6 月21 日） （7）畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第17周（6 月21 日 6月27 日）四、參考文獻1. 周爾民基于Pro/E的汽車配氣機構虛擬裝配仿真技術J。北京：汽車工程，2007，62. 王明武.FD配氣凸輪的研究與應用J。汽車科技.2010，33. 夏金良發(fā)動機配氣機構設計研究D。哈爾濱工程大學，2006，84. 馮櫻.基于Pro/E的汽車配氣機構裝配及運動仿真的動畫實現(xiàn)J。機械工程師，2007.35. 富成科.機械制造基礎M。人民交通出版社，1999.16. 沈宜慧.機械工程材料M。人民交通出版社，1998.17. 徐瀚.機械設計手冊M。機械工業(yè)出版社，2002.88. 成大先.機械設計手冊?；瘜W工業(yè)出版社，2002.119. 張德永.Pro/E數(shù)控加工（基礎篇）。清華大學出版社，2005.1010.王寶璽.汽車拖拉機制造工藝學M。機械工業(yè)出版社，2002.1011.熊志旺.SEAT發(fā)動機曲軸的結構及工藝性能分析研究D。南京理工大學，200412.岳陸游，胡天策，儲亞峰.基于Pro/E三維夾具設計研究J。機械工程師，2006.0313.劉力.機械制圖M。高等教育出版社，200414.周靜卿.機械制圖與計算機繪圖M。機械工業(yè)出版社，199815.王章全.三維制圖百例M。清華大學出版社，2004五、備注指導教師簽字： 年 月 日教研室主任簽字： 年 月 日SY-025-BY-3畢業(yè)設計（論文）開題報告學生姓名劉一麟院系汽車與交通工程學院專業(yè)、班級車輛工程指導教師姓名張德生職稱副教授從事專業(yè)車輛工程是否外聘是否題目名稱 基于Pro/E的路寶車發(fā)動機配氣機構的三維建模設計1、 設計（論文）目的、意義 微型汽車在我國有很大市場，從0.9L到1.6L，價格適合我國國情，適合正在發(fā)展的中國現(xiàn)況。汽車配氣機構作為發(fā)動機兩大機構的重要部件之一，它的裝配質量和效率直接關系到發(fā)動機本身乃至整車性能的發(fā)揮和控制的質量，也直接影響著它的動力性和經(jīng)濟性。配氣機構的功用是按照發(fā)動機每一氣缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，使新鮮充量得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出；在壓縮與膨脹行程中，保證燃燒室的密封。新鮮充量對于汽油機而言是汽油和空氣的混合氣。以我國哈飛公司生產(chǎn)的“路寶”乘用車為例：如今微型乘用車汽車占汽車保有量的1/3，哈飛每年生產(chǎn)近20萬輕型乘用車，對其安裝的465式發(fā)動機進行采用SOHC間接驅動氣門的配氣機構，對于小排量的乘用車而言，其優(yōu)點就在于結構簡單，維修便捷，經(jīng)濟適用。產(chǎn)品的裝配是產(chǎn)品生命周期的重要環(huán)節(jié)，面對顧客的需求日益多樣化的市場現(xiàn)狀，以手工裝配為主的傳統(tǒng)裝配方法逐步暴露出其缺陷：1.零件全部加工完成后才可進行裝配；2.不能體現(xiàn)并行設計的思想。針對這些問題，致力于產(chǎn)品的模擬裝配技術的研究。需要的應用價值。虛擬裝配作為虛擬制造實施的核心技術之一，通過運用Pro/E進行配氣機構的模擬裝配設計，從而達到對配氣機構的裝配工藝進一步加深了解；這樣可以從本質上提高制造效率，節(jié)省勞動力，節(jié)約生產(chǎn)資源；加快了解汽車企業(yè)生產(chǎn)工藝加工、制造及應用的工程，還可以加強對三維制圖軟件的使用與掌握。2、 設計（論文）內(nèi)容、技術要求（研究方法） 收集有關國內(nèi)外微型及普及型配氣機構工藝相關資料，通過對變速器操縱機構工作條件的了解，提出配氣機構的裝配工藝方案，符合裝配工藝設計方法規(guī)定，提出問題，提出自己的觀點，解決問題，再Pro/E參數(shù)化建模的基礎上，進行裝配建模虛擬裝配過程，從而實現(xiàn)汽車配氣機構的動態(tài)裝配。其主要人任務是用可視化手段研究和解決產(chǎn)品的可裝配性問題。從設計方法、結構原理、材料及應用等方面分析微型車配氣機構裝配技術，提出自己的設計思想及加工方法。技術要求： 1.用三維軟件Pro/E建立汽車配氣機構零部件的三維幾何模型和裝配模型； 2.在Pro/E的環(huán)境中，首先建立起配氣機構各個零部件的三維模型，再在零部件的實體模型的基礎上，定義各個零部件之間的裝配配合關系，從而建立起該裝配體模型；3.圖紙和說明書要符合規(guī)范、標準化、清晰；4.選取典型零件進行靜力學有限元分析。三、技術路線（研究方法）典型零件靜力學分析繪制模擬裝配三維視圖驅動組（凸輪軸）、氣門組（氣門、氣門彈簧、搖臂）裝配程序確認零件結構確認收集資料，進行可行性分析完成課題研究繪制零件圖確定總體設計方案完成開題報告四、進度安排 （1）調研、資料收集、完成開題報告 第1、2周（ 2月28 日 3月13 日）(2) 根據(jù)給出的相關尺寸參數(shù)進行建模與分析 第 3、4、5周（ 3月 14日 4月3 日）(3) 繪制PRO/E零件圖 第6、7、8周（ 4月4 日 4月24 日）（4）繪制PRO/E總裝配圖，按序列。及選取典型元件做靜力學分析 第9、10、11周（ 4月25 日 5 月13 日）（5）設計1.5萬字說明書一份，零件圖一套（PRO/E零件圖）第12、13、14周（ 5月14 日 6月 5日）（6）畢業(yè)設計審核、修改 第15、16周（6 月6 日6 月21 日） （7）畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第17周（6 月21 日 6月27 日）5、 參考文獻1. 周爾民基于Pro/E的汽車配氣機構虛擬裝配仿真技術J。北京：汽車工程，2007，62. 王明武.FD配氣凸輪的研究與應用J。汽車科技.2010，33. 夏金良發(fā)動機配氣機構設計研究D。哈爾濱工程大學，2006，84. 馮櫻.基于Pro/E的汽車配氣機構裝配及運動仿真的動畫實現(xiàn)J。機械工程師，2007.35. 富成科.機械制造基礎M。人民交通出版社，1999.16. 沈宜慧.機械工程材料M。人民交通出版社，1998.17. 徐瀚.機械設計手冊M。機械工業(yè)出版社，2002.88. 成大先.機械設計手冊?；瘜W工業(yè)出版社，2002.119. 張德永.Pro/E數(shù)控加工（基礎篇）。清華大學出版社，2005.1010.王寶璽.汽車拖拉機制造工藝學M。機械工業(yè)出版社，2002.1011.熊志旺.SEAT發(fā)動機曲軸的結構及工藝性能分析研究D。南京理工大學，200412.岳陸游，胡天策，儲亞峰.基于Pro/E三維夾具設計研究J。機械工程師，2006.0313.劉力.機械制圖M。高等教育出版社，200414.周靜卿.機械制圖與計算機繪圖M。機械工業(yè)出版社，199815.王章全.三維制圖百例M。清華大學出版社，2004六、備注七、指導教師意見：簽字： 年 月 日本科學生畢業(yè)設計基于Pro/E的路寶車發(fā)動機配氣機構的三維建模設計 系部名稱： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程07-8 學生姓名： 劉一麟 指導教師： 張德生 職 稱： 副教授 黑 龍 江 工 程 學 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeThe Modeling and Analysing of the miniature car valve train of engine Candidate ：Liu YilinSpecialty ：Vehicle EngineeringClass ：B07-8Supervisor：Associate Prof Zhang DeshengHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbi黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計摘 要本文介紹了基于Pro/E的微型乘用車發(fā)動機配氣機構的建模與ANSYS進行有限元分析的相關知識。綜述了國內(nèi)外目前微型乘用車發(fā)動機配氣機構的裝配與分析的發(fā)展趨勢。通過對發(fā)動機配氣機構的使用性能、工作條件、結構、技術要求的了解，利用Pro/E繪出配氣機構的三維圖，并進行發(fā)動機配氣機構的模擬裝配，在有限元分析過程中，應用到了當今流行ANSYS有限元分析軟件，通過Pro/E的三維建模，將此模型導入到ANSYS軟件中進行分析，近年來隨著計算機技術的普及和計算速度的不斷提高，有限元分析在工程設計和分析中得到了越來越廣泛的重視，已經(jīng)成為解決復雜的工程分析計算問題的有效途徑，對于工程實際具有重要的應用價值。基于以上的說明，我們可以知道本設計從理論上可以提高制造效率，節(jié)省勞動力，節(jié)約生產(chǎn)資源，加快了解汽車企業(yè)生產(chǎn)工藝設計、制造及應用的過程，Pro/E與ANSYS的緊密結合，比傳統(tǒng)AutoCAD設計更能夠縮短開發(fā)周期，提高生產(chǎn)制造水平。關鍵詞：配氣機構；Pro/E；建模；ANSYS；有限元分析ABSTRACTThis paper introduced the relevant knowledge of miniature car valve train of engine based on Pro/E and the analysing of miniature car valve train of engine based on ANSYS.It summaried of the current miniature car valve train of engine manufacturing technology and development trend.Through the understanding of the using performance, working conditions, structure, the technical requirements, the author drew graphic model of the valve train with Pro/E and assembled of the valve train of engine.In the process of finite element analysis,it applied ANSYS that popular software of finite element analysis.Through the Pro/E three-dimensional modeling,it inport this model into the ANSYS software to analyze.In recent years, with the popularization of computer technology and the continuous improvement of computing speed ,finite element analysis in engineering design and analysis has been more and more attentioned,it has became an effective way that solving complex computing problem of engineering analysis,it has an importan actual application value in the project.Based on the above description,we can know that the design can improve manufacturing efficiency,save labor and productive resources in theory,it can speed up the production process of automobile enterprises and the process of manufacture,the Pro/E can combinate with the ANSYS to shorting the traditional development cycle than AutoCAD design and increases the production level.Key words：valve train；Pro/E；Three-Dimensional Map；ANSYS；Finite Element Analysis黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計目 錄摘 要IABSTRACTII第1章 緒 論11.1 選題背景11.2 國內(nèi)外發(fā)動機配氣機構的發(fā)展趨勢11.2.1 國內(nèi)外發(fā)動機配氣機構的發(fā)展趨勢11.3 Pro/E及ANSYS的簡介21.3.1 Pro/E的現(xiàn)狀及功能特點21.3.2 ANSYS的現(xiàn)狀及功能特點31.4 課題研究的主要內(nèi)容31.5 課題研究的主要方法4第2章 氣門組零件的建模52.1 概述52.2 氣門的建模52.2.1 進氣門的建模52.2.2 排氣門的建模82.3其他零件的建模102.4本章小結19第3章 氣門傳動組零件的建模203.1 概述203.2 氣門傳動組設計中需注意的問題203.3 凸輪軸的建模203.4 搖臂的建模253.4.1 進氣搖臂的建模253.4.2 排氣搖臂的建模303.5 搖臂軸的建模323.5.1 進氣搖臂軸的建模323.5.2 排氣搖臂軸的建模363.6 其他零件的建模373.7 本章小結47第4章 配氣機構的裝配484.1 概述484.2 裝配過程484.3 本章小結55第5章 氣門的有限元分析565.1 概述565.2 ANSYS與Pro/E575.3 排氣門的有限元分析605.3.1設置參數(shù)615.3.2 施加載荷和約束條件675.3.3查看結果715.4 本章小結74結 論75參考文獻76致 謝78第1章 緒 論1.1 選題背景我國從二十世紀八十年代初引進微型車，20余年經(jīng)歷了三代產(chǎn)品，目前，已經(jīng)形成以五大生產(chǎn)基地為主體的年產(chǎn)54.6萬輛能力的微型車行業(yè)，基本上具備了迎接國際挑戰(zhàn)的能力。微型車在我國占有很大的市場。據(jù)統(tǒng)計，2006年我國汽車保有量為3880萬輛，微型車的比重已增加到31.65，已達1228萬輛1。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。微型車已經(jīng)穩(wěn)穩(wěn)地成為中國汽車市場中的主力車型。Pro/E是目前最先進的計算機輔助設計、制造和分析的軟件，廣泛應用于機械、電子、建筑、汽車等領域，利用Pro/E可以輕松地完成大多數(shù)的機械類設計、制造和分析任務。發(fā)動機是汽車結構中最重要的部分，如果說發(fā)動機是汽車的心臟，那么配氣機構就是它的心房。配氣機構作為發(fā)動機兩大機構的重要部件之一，它的平穩(wěn)性是保證配氣機構正常工作的關鍵，它的功用是根據(jù)每一氣缸內(nèi)進行的工作循環(huán)順序，定時的開啟和關閉各缸的進、排氣門，以保證新鮮的可燃混合氣得以及時進入氣缸并把燃燒后的廢氣及時排除氣缸。最大限度的降低有害氣體的排放量。通過運用Pro/E進行發(fā)動機配氣機構的三維建模、及基于ANSYS有限元分析。虛擬技術在系統(tǒng)動力學仿真中的成功應用，這些不僅可以提高仿真精度，而且可以縮短產(chǎn)品設計周期，對于工程實際具有重要的應用價值。從而達到對配氣機構的裝配工藝進一步更深了解；這樣可以從本質上提高制造效率，節(jié)省勞動力，節(jié)約生產(chǎn)資源；加快了解汽車企業(yè)生產(chǎn)工藝設計、制造及應用的過程，該畢業(yè)設計可以加強國內(nèi)外流行三維Pro/E軟件以及ANSYS軟件的使用與掌握。目前在發(fā)達國家的汽車行業(yè)中，Pro/E軟件以及ANSYS軟件的應用已得到普遍應用，并取得了巨大的經(jīng)濟效益，新的轎車產(chǎn)品的開發(fā)周期已縮短至2年。Pro/E的三維建模與ANSYS的有限元分析緊密結合，比傳統(tǒng)AutoCAD設計更能夠縮短開發(fā)周期，這們也可以提高生產(chǎn)制造水平。1.2 國內(nèi)外發(fā)動機配氣機構的發(fā)展趨勢1.2.1 國內(nèi)外發(fā)動機配氣機構的發(fā)展趨勢 配氣機構是發(fā)動機的主要組成部分，它的平穩(wěn)性是保證配氣機構正常工作的關鍵，因此研究配氣機構動力學具有十分重要意義。發(fā)動機配氣機構是一個彈性系統(tǒng)，工作時的彈性變形引起機構彈性振動，嚴重時機構無法正常工作。目前除試驗方法觀察機構動態(tài)性能和研究機構動力學之外，運用力學方法建立配氣機構的力學模型，用計算機進行動態(tài)模擬研究已顯示出非常突出的優(yōu)越性。隨著發(fā)動機高效率、高速化的發(fā)展，人們對其性能指標的要求更高，這給配氣機構的設計以及制造工藝增加了難度。目前，廣泛采用的是氣門、凸輪式配氣機構， 它具有保證氣缸密封性的優(yōu)點。配氣機構系統(tǒng)研究內(nèi)容主要有兩方面： 一方面是零部件的設計， 包括凸輪型線、氣門搖臂機構的設計，氣門彈簧及氣門等零部件的設計； 另一方面是機構的動力學問題， 而對于機構動力性能的研究， 又主要集中在氣門的運動規(guī)律上。國外對配氣機構的振動模型、摩擦及配氣相位和可變氣門正時等的研究有一些報道。國內(nèi)也在致力于研究更精確的氣門振動模型、凸輪挺柱副的動力潤滑、非對稱凸輪型線以及凸輪型線的擬合等問題主要有：一是設計了許多性能優(yōu)良的凸輪型線； 二是配氣機構由性設計發(fā)展為彈性設計； 三是由孤立研究凸輪設計發(fā)展到配氣機構系統(tǒng)設計。內(nèi)燃機配氣凸輪的研究已經(jīng)涉及到配氣機構性能的各個方面， 包括型線、挺柱的運動規(guī)律、氣門振動模型、挺柱與凸輪的接觸應力、摩擦應力等。在研究更精確的氣門振動模型、凸輪挺柱副的動力潤滑、非對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。1.3 Pro/E及ANSYS的簡介1.3.1 Pro/E的現(xiàn)狀及功能特點Pro/Engineer是由美國PTC（Parametric Technology Corporation）公司開發(fā)研制的三維數(shù)字化設計、分析及制造軟件。目前，全球有超過四萬家公司的五百多萬名工程師和設計師在使用Pro/E2。它建立在極大的性能優(yōu)勢之上，把創(chuàng)造性的新技術帶到了每一位工程師和設計師的手中。它集零件設計、大型組件設計、運動分析、造型設計、數(shù)據(jù)庫管理等功能于一體，具有參數(shù)化設計，特征驅動，單一數(shù)據(jù)庫等特點，大大加快了產(chǎn)品的開發(fā)速度，這些技術超越了純粹的參數(shù)化系統(tǒng)和那些已經(jīng)過時的所謂混合建模系統(tǒng)。Pro/E是采用參數(shù)化設計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計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。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活，Pro/E功能如下： （1）特征驅動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等）。 （2）參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）。 （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）的關系來進行設計。 （4）支持大型、復雜組合件的設計（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/Program的各種能用零件設計的程序化方法等）。 （5）貫穿所有應用的完全相關性（任何一個地方的變動都將引起與之有關的每個地方變動）。其它輔助模塊將進一步提高擴展Pro/E的基本功能。1.3.2 ANSYS的現(xiàn)狀及功能特點ANSYS是一種廣泛的商業(yè)套裝工程分析軟件。所謂工程分析軟件，主要是在機械結構系統(tǒng)受到外力負載所出現(xiàn)的反應，例如應力、位移、溫度等，根據(jù)該反應可知道機械結構系統(tǒng)受到外力負載后的狀態(tài)，進而判斷是否符合設計要求。一般機械結構系統(tǒng)的幾何結構相當復雜，受的負載也相當多，理論分析往往無法進行。想要解答，必須先簡化結構，采用數(shù)值模擬方法分析。由于計算機行業(yè)的發(fā)展，相應的軟件也應運而生，ANSYS軟件在工程上應用相當廣泛，在機械、電機、土木、電子及航空等領域的使用，都能達到某種程度的可信度，頗獲各界好評。使用該軟件，能夠降低設計成本，縮短設計時間。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。以ANSYS為代表的工程數(shù)值模擬軟件，是一個多用途的有限元法分析軟件，它從1971年的2.0版本與今天的5.7版本已有很大的不同，起初它僅提供結構線性分析和熱分析，現(xiàn)在可用來求結構、流體、電力、電磁場及碰撞等問題的解答。它包含了前置處理、解題程序以及后置處理，將有限元分析、計算機圖形學和優(yōu)化技術相結合，已成為現(xiàn)代工程學問題必不可少的有力工具。ANSYS作為有限元分析的主流軟件，在工程中的應用日益成熟和廣泛。多數(shù)使用者認為對于復雜的幾何模型在 ANSYS中直接建模不僅操作不便而且時間長。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IGES，SAT 等圖形數(shù)據(jù)格式導入，以減少建模的周期，提供建模效率。但在外部數(shù)據(jù)導入的同時，由于數(shù)據(jù)的兼容性等問題，有時并不是很理想，容易造成以下問題：（1）對細微結構的忽略，而這卻是分析局部應力及應力集中的關鍵部位。（2）對于裝配件導入后，各零件間位置關系并不能符合要求，容易造成分屬不同零件的點線的合并而改變各零件裝配關系。（3）在三維CAD軟件產(chǎn)品中建立的三維參數(shù)化模型導入后很難保持參數(shù)化的特征，給有限元優(yōu)化設計帶來困難3。（4）模型的建立只是有限元分析的一個步驟，還必須考慮單元劃分，加載和后處理等系列問題導入的模型由于各實體元素的編號不能控制，給后繼問題的處理帶來很大不便。1.4 課題研究的主要內(nèi)容1設計的主要內(nèi)容（1）通過給定的二維圖形結合著Pro/E軟件轉化為三維圖形。（2）再建立起配氣機構各個零部件的三維實體模型。（3）在零部件的實體模型的基礎上,定義各個零部件之間的裝配配合關系。（4）最后把每個部件都結合到一起進行模擬裝配，從而建立起該裝配體的實體模型。（5）選取排氣門并導入ANSYS軟件中對其受載和約束情況進行有限元分析，對氣門承受的強度進行計算校核。1.5 課題研究的主要方法收集有關微型乘用車發(fā)動機配氣機構的相關資料。對配氣機構的零部件進行建模，以氣門組的氣門為研究對象，在Pro/E參數(shù)化建模的基礎上，將其三維模型導入ANSYS軟件進行氣門的有限元分析。第2章 氣門組的建模2.1 概述1.配氣機構的功用配氣機構的功用是按照發(fā)動機每一缸的工作順序和工作循環(huán)的要求，定時開啟和關閉各缸的進、排氣門，是新鮮的氣體進入氣缸，廢氣從氣缸排出。所謂新鮮氣體，對于汽油機就是汽油與空氣的混合氣，對于柴油機則為純凈的空氣。配氣機構應使發(fā)動機在各種工況下工作是厚的最佳的進氣量，以保證發(fā)動機在各種工況下工作時具有最佳的性能。2.配氣機構的組成氣門式配氣機構由氣門組和氣門傳動組兩部分組成，每組的零件組成則與氣門的位置、凸輪軸的位置和氣門驅動形式等有關。本次設計的配氣機構是凸輪軸上置式，由凸輪軸直接驅動搖臂，搖臂在驅動氣門，這種方式是配氣機構的剛度大，驅動氣門的能量損失小4。2.2 氣門的建模2.2.1 進氣門的建模1.創(chuàng)建新文件夾的步驟（1）運行Pro/E。單擊“文件”工具欄中的新建工具，彈出“新建”對話框，如圖2.1所示。圖2.1 “新建”窗口 圖2.2 選擇“單位類型”（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。（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2.2所示。2.創(chuàng)建進氣門的草繪圖形（1）點擊確定，進入草繪屬性界面，如圖2.3所示。圖2.3 “草繪屬性”窗口（2）根據(jù)已給的PDF文件，繪制進氣門的草繪圖，繪圖時注意要選取旋轉軸，否則不能生成三維模型，如圖2.4所示。圖2.4 “草繪”窗口（3）繪制完草圖后點擊右下角的圖標，并對其進行旋轉，點擊工具欄里的圖標，如圖2.5所示。圖2.5 “三維圖”窗口3.完成進氣門的實體特征（1）在點擊圖2.5的右下角圖標，完成三維圖形，如圖2.6所示。圖2.6進氣門三維圖1（2）在對進氣門進行倒角，點擊右側工具欄里的圖標，輸入倒角的數(shù)值0.3，如圖2.7所示。圖2.7進氣門三維圖2（3）最后畫出了進氣門的三維視圖，對其進行保存，如圖2.8所示。圖2.8進氣門三維圖32.2.2 排氣門的建模1.創(chuàng)建新文件夾的步驟（1）運行Pro/E。單擊“文件”工具欄中的新建工具，彈出“新建”對話框，如圖2.9所示。 圖2.9 “新建”窗口 圖2.10選擇“單位類型”（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。（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2.10所示。2.排氣門實體的創(chuàng)建過程（1）整體的建模過程與進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2.11所示。圖2.11 “草繪”窗口（2）其次在點擊右側的圖標，在點擊工具欄里的圖標，如圖2.12所示。圖2.12草繪旋轉（3）完成了旋轉，點擊圖標，在點擊圖標進行倒角，如圖2.13.所示。圖2.13排氣門三維圖2.3其他零件建模 2.3.1墊圈的建模畫圖的過程比較簡單，在這就不做仔細的描述，畫完的圖形如圖2.14所示。圖2.14墊圈2.3.2氣門導管的建模先畫出草繪圖，在對其進行旋轉，得到圖2.15所示。圖2.15氣門導管 2.3.3調整螺釘?shù)慕?1.創(chuàng)建新文件夾的步驟（1）運行Pro/E。單擊“文件”工具欄中的新建工具，彈出“新建”對話框，如圖2.16所示。圖2.16“新建”窗口 圖2.17選擇“單位類型”（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。（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2.17所示。2.畫出調整螺釘?shù)牟輬D并進行拉伸畫出圓柱的草繪圖，得到圖2.18所示。圖2.18拉伸3.對調整螺釘進行螺紋掃描（1）在對其進行螺紋掃描，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2.19（a）（b）所示。 (a) (b)圖2.19螺旋掃描（2）在“屬性”菜單管理器中依次單擊“常數(shù)”“穿過軸” “右手定則” “完成”命令，系統(tǒng)彈出“設置草繪平面”菜單管理器，如圖2.20所示。 圖2.20 菜單管理器 圖2.21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2.21所示。（4）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，單擊“缺省”命令，進入草繪環(huán)境。（5）繪制如圖2.22所思的掃描軌跡，注意繪制螺旋掃描的中心線。在工具欄內(nèi)單擊按鈕完成草圖的繪制。圖2.22草繪（6）系統(tǒng)提示“輸入節(jié)距值”輸入節(jié)距值“0.8”，單擊按鈕完成。如圖2.23所示。 圖2.23（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2.24所示。 圖2.24菜單管理器 圖2.25切剪（8）在如圖2.25所示的“剪切：螺旋掃描”對話框中單擊【確定】按鈕，完成螺紋的創(chuàng)建。（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。（10）最后得到調整螺釘?shù)娜S視圖，如圖2.26所示。圖2.26調整螺釘 2.3.4氣門彈簧的建模1.建立掃描軌跡（1）單擊按鈕，在“新建”對話框中輸入文件名“qimentanhuang”，然后單擊“確定”按鈕。（2）在主菜單中單擊“插入”“螺旋掃描” “伸出項”命令，彈出如圖2.27所示的“屬性”菜單管理器。（3）在如圖2.27所示的“屬性”菜單管理器中，單擊“可變的”“穿過軸”“右手定責” “完成”命令，系統(tǒng)彈出如圖2.28所示的“設置草繪平面”菜單管理器。（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2.29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2.30所示。（6）在“草繪視圖”菜單管理器中單擊“缺省”命令，進入草繪環(huán)境。如果要選擇其他繪圖平面，可以單擊其他命令。（7）繪制如圖2.31所示的掃描軌跡線。在主菜單中單擊“草繪”“點”命令，或者在“草繪”工具欄中單擊【分割點】按鈕添加點，最終效果如圖2.31所示，單擊按鈕完成掃描軌跡。 圖2.27 菜單管理器 圖2.28設置平面 圖2.29選取方向 圖2.30選取圖2.31軌跡2.輸入螺距值（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2.32所示，單擊中按鈕完成。 圖2.32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2.33所示 圖2.33輸入末端節(jié)距值（3）系統(tǒng)彈出如圖2.34所示的定義螺距的對話框。單擊先前增加的控制點，系統(tǒng)提示“為彈簧增加螺距值”如圖2.35所示。圖2.34定義螺距對話框圖2.35增加螺距值（4）在信息提示區(qū)輸入螺距值為“3”，單擊按鈕完成。（5）再用同樣的方法為其他控制點輸入螺距值，最終生成的螺距曲線如圖2.36所示。 圖2.36增加控制點螺距值 （6）在“控制曲線”菜單管理器中單擊“完成”“返回” “完成”命令。3.繪制截面繪制用于螺旋掃描的截面，完成后的草圖如圖2.37所示，在工具欄內(nèi)單擊按鈕確定。 圖2.37 繪制草圖 圖2.38伸出項4.完成建模在如圖2.38所示的“伸出項：螺旋掃描”對話框中單擊【預覽】按鈕預覽完成后的模型，單擊【確定】按鈕完成彈簧的創(chuàng)建。最終如圖2.39所示。圖2.39氣門彈簧2.4 本章小結本章介紹了進氣門和排氣門的繪圖過程，并對后期的有限元分析做了鋪墊。第3章 氣門傳動組的建模3.1 概述1.氣門傳動組的結構氣門傳動組的零件由凸輪軸、搖臂、搖臂軸、滾軸、等組成。各零部件之間的建立對整體的裝配起到?jīng)Q定性的作用4。3.2 氣門傳動組設計中需注意的問題氣門傳動組中的每一個零件都對配氣機構起到十分重要的作用，因此在畫每一個圖形的時候都仔細核對尺寸，以免在進行裝配的時候產(chǎn)生約束，并對每一個零件進行實體模型的比對，以免出現(xiàn)不必要的錯誤。3.3 凸輪軸的建模1.創(chuàng)建新文件夾的步驟（1）運行Pro/E。單擊“文件”工具欄中的新建工具，彈出“新建”對話框，如圖3.1所示。 圖3.1 “新建”窗口 圖3.2 選擇“單位類型”（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。（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3.2所示。2.創(chuàng)建凸輪軸的草繪圖形并拉伸（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，首先先畫一側的圓，對其進行拉伸點擊圖標，得到圖3.3所示。圖3.3草繪圖（2）按照從一側開始的順序一步一步的畫出草圖，在對其進行拉伸點擊圖標，需要旋轉的部位也要先進行草繪，一定要選取中心線，然后對其進行旋轉點擊圖標。還要結合著凸輪的角度進行畫草圖，因為每個進排氣門的配氣正時角度不一樣，要嚴格按照圖紙上的剖面圖進行建模，得到如圖3.4(a)(b)(c)組所示。（a）（b）（c）圖3.4凸輪軸三維圖組3.創(chuàng)建凸輪軸兩側的孔（1）整體凸輪軸的大體樣子已經(jīng)畫出來了，下面接著對凸輪軸兩側進行打孔，選擇圖標進行打孔，點擊圖標，進行草繪孔，按照二維圖畫出草繪圖，如圖3.5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置為零，以使兩者在同一條軸線上。如圖3.6、圖3.7所示。最后的到圖3.8所示。圖3.5草繪孔圖3.6選取放置 圖3.7選取偏照圖3.8孔1 （2）在對其內(nèi)部的深孔進行加工，同樣也是選擇打孔圖標，打開后選擇標準孔圖標，選擇螺釘尺寸，并輸入空的深度，如圖3.9所示。點擊完成。如圖3.10所示。圖3.9標準孔圖3.10孔2（3）同樣做法再把另一側的孔做出來，先畫出孔的草繪圖，如圖3.11所示，最后選取放置的平面，完成后的視圖如3.12所示。圖3.11孔草繪圖3.12凸輪軸三維圖3.4 搖臂的建模3.4.1 進氣搖臂的建模1.創(chuàng)建新文件夾的步驟（1）運行Pro/E。單擊“文件”工具欄中的新建工具，彈出“新建”對話框，如圖3.13所示。 圖3.13 “新建”窗口 圖3.14 選擇“單位類型”（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。（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3.14所示。2.創(chuàng)建進氣搖臂軸孔草繪圖并拉伸（1）先選擇FRONT為草繪平面，繪制出軸孔的圖形，如圖3.15所示。圖3.15軸孔草繪（2）完成草繪圖形，點擊右下角的圖標，如圖3.16所示。圖3.16軸孔拉伸3.創(chuàng)建安裝滾軸的一側實體圖形（1）接下來畫的是滾軸的一側，也是先畫出草繪圖形在對其進行拉伸，如圖3.17所示。圖3.17拉伸（2）在對上級拉伸的圖形進行處理，把滾輪的位置畫出來，此時畫完草圖時拉伸時要選擇去除材料，如圖3.18所示。圖3.184.創(chuàng)建頂氣門一側的實體圖型（1）在畫頂氣門的一側，具體的過程按照以一個為基準的原則，在其基礎上一步一步的畫出草圖在進行拉伸、旋轉或去除材料，每一步都要結合著尺寸耐心的去畫，以達到如圖3.19（a）（b）（c）（d）（e）組所示的效果。具體的過程參看圖3.20所示。 （a） （b）（c）（d）（e）圖3.19-進氣搖臂圖組 圖3.20進氣搖臂步驟（2）在對進氣搖臂進行倒角。3.4.2 排氣搖臂的建模1.創(chuàng)建排氣搖臂實體的過程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3.21(a)(b)所示。畫圖的主要過程圖如圖3.22（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）（i）組所示。 (a) (b)圖3.21排氣搖臂步驟(a) (b)(c) (d)(e) (f)(g) (h)(i)圖3.22排氣搖臂圖組3.5 搖臂軸的建模3.5.1 進氣搖臂軸的建模1.創(chuàng)建新文件夾的步驟（1）運行Pro/E。單擊“文件”工具欄中的新建工具，彈出“新建”對話框，如圖3.23所示。圖3.23 “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2.創(chuàng)建進氣搖臂軸的主軸（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3.24所示。圖3.24拉伸（2）對軸的內(nèi)部打通孔，目的是進行潤滑作用，如圖3.25所示。圖3.25孔3.創(chuàng)建主軸上的固定孔并在孔上畫出凹臺（1）把軸上的五個固定孔畫出來，點擊右側的圖標，選定放置的曲面，并確定他們的偏移量，如圖3.26所示。圖3.26基準（2）輸入尺寸后點擊右側的圖標，完成孔的處理，以此類推，畫出其余的四個孔，如圖3.27所示。 圖3.27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3.28所示。圖3.28搖臂軸4.再在主軸上創(chuàng)建油道孔（1）然后再在軸上畫出帶有沉孔的油道孔，依次點擊，選擇標準孔，輸入尺寸，如圖3.29所示。選擇增加埋頭孔。圖3.29基準（2）畫完的圖如3.30所示。圖3.30進氣搖臂軸圖3.5.2排氣搖臂軸的建模1.創(chuàng)建排氣搖臂的主要步驟（1）整體的步驟和進氣搖臂的過程相類似，具體的步驟如圖3.31(a)(b)組所示，畫圖的主要步驟如圖3.32(a)(b)(c)(d)(e)(f)組所示。 (a) (b)圖3.31排氣搖臂步驟組(a) (b)(c) (d)(e) (f)圖3.32排氣搖臂圖組（2） 按上述步驟完成排氣搖臂軸的建模3.6其他零件建模3.6.1滾輪建模如圖3.33所示，過程見圖中左側的步驟。圖3.33滾輪3.6.2滾軸的建模按照PDF圖畫出草圖，在對其進行旋轉，如圖3.34所示和圖3.35所示。圖3.34滾軸圖3.35滾軸3.6.3驅動齒輪的建模1.創(chuàng)建新文件夾的步驟（1）運行Pro/E。單擊“文件”工具欄中的新建工具，彈出“新建”對話框，如圖3.36所示。圖3.36“新建”窗口 圖3.37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。（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3.37所示。2.畫出驅動齒輪的草圖并進行拉伸畫出圓柱的草繪圖，得到圖3.38所示。圖3.38驅動齒輪的圓柱草繪圖3.對驅動齒輪創(chuàng)建軸孔畫出孔的草繪圖，拉伸去材料，得到圖3.39所示。圖3.39驅動齒輪的軸孔草繪圖4.對驅動齒輪創(chuàng)建鍵槽畫出鍵槽的草繪圖，拉伸去材料，得到圖3.40所示。圖3.40驅動齒輪的鍵槽草繪圖5.對驅動齒輪創(chuàng)建小孔畫出小孔的草繪圖，拉伸去材料，得到圖3.41所示。圖3.41驅動齒輪小孔的草繪圖6.繪制輪齒畫出輪齒的草繪圖，拉伸去材料后陣列，得到圖3.42所示。 圖3.42驅動齒輪輪齒的草繪圖3.6.4 從動齒輪的建模1.創(chuàng)建新文件夾的步驟 （1）運行Pro/E。單擊“文件”工具欄中的新建工具，彈出“新建”對話框，如圖3.43所示。 圖3.43“新建”窗口 圖3.44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。（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3.44所示。 2.畫出驅動齒輪的草圖并進行拉伸 畫出圓柱的草繪圖，得到圖3.45所示。圖3.45從動齒輪圓柱的草繪圖 2.繪制軸孔 畫出軸孔的草繪圖，拉伸去材料，得到圖3.46所示。圖3.46從動齒輪軸孔的草繪圖 3.繪制輪輻 畫出輪輻的草繪圖，旋轉去材料后拉伸去材料，得到圖3.47所示。 圖3.47從動齒輪軸孔的草繪圖 4.對驅動齒輪創(chuàng)建鍵槽 畫出鍵槽的草繪圖，拉伸去材料，得到圖3.48所示。圖3.48從動齒輪鍵槽的草繪圖 5.繪制輪齒 畫出輪齒的草繪圖，拉伸去材料后陣列，得到圖3.49所示。圖3.49從動齒輪輪齒的草繪圖3.6.5 齒帶的建模1.創(chuàng)建新文件夾的步驟（1）運行Pro/E。單擊“文件”工具欄中的新建工具，彈出“新建”對話框，如圖3.50所示。 圖3.50“新建”窗口 圖3.51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。（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3.51所示。2.畫出齒帶的掃描軌跡畫出齒帶的草繪圖，掃描軌跡，得到圖3.52所示。 圖3.52齒帶的掃描軌跡草繪圖3.畫出帶齒畫出帶齒的草繪圖，拉伸去材料后陣列，得到圖3.53所示。 圖3.53齒帶圖 3.7本章小結本章主要介紹的是氣門傳動組的建模，氣門傳動組的作用是使氣門按發(fā)動機配氣相位規(guī)定的時刻開、閉，并保證有足夠的開啟高度。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。第4章 配氣機構的裝配4.1 概述配氣機構的組成是由氣門組和氣門傳動組組成的,在對其進行裝配時的注意事項由以下幾點：首先在安裝凸輪軸時要注意氣門正時的位置要按照發(fā)動機做功的順序進行裝配，其次在對搖臂往搖臂軸上安裝時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，最后在安裝氣門時要注意氣門的角度以適應氣門座，達到良好的密封效果，有些地方?jīng)]進行結合性的組裝，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。4.2 裝配過程 1.進氣搖臂和進氣搖臂軸的組裝 （1）在工具欄內(nèi)單擊新建按鈕，彈出新建對話框。在“類型”選項組中選擇”組件”按鈕，并清除“使用缺省模板”復選框，如圖4.1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mmnsasmdesign選項，如圖4.2所示。 圖4.1“新建”窗口 圖4.2選擇“單位類型”（2）點擊確定后在菜單上面點擊“插入”命令，接著在點擊“元件”命令，彈出“裝配”，然后打開自己所保存的零件圖，如圖4.3所示。圖4.3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4.4所示。圖4.4進氣搖臂軸 （4）然后再點擊“插入”命令，在選擇一個要裝配到進氣搖臂軸上的零件，即進氣搖臂，點擊后如圖4.5所示。圖4.5兩者圖（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4.6所示。圖4.6兩者重合 （6）在按照搖臂軸上的進氣搖臂的位置進行尺寸上的約束，即點擊“放置”按鈕，增加“新建約束”，調整約束類型為“對齊”選擇兩個零件的平面驚醒約束，再點擊按鈕，選擇按鈕，修改尺寸，如圖4.7所示。圖4.7兩者對齊（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4.8所示。 圖4.8進氣搖臂裝到軸上（8）接著再把調整螺釘組裝到進氣搖臂上，過程也和上面類似，把每一個進氣搖臂都組裝上調整螺釘，當讓也可以選擇復制的模式把其組裝上，見圖4.9所示。圖4.9加入調整螺釘（9）在對進氣搖臂的另一側安裝滾軸，步驟也是相似的，組裝完后如圖4.10所示。圖4.10加入滾軸（10）接下來再把進氣門組裝到進氣搖臂上，過程也和上面類似，得到圖4.11所示。圖4.11加入進氣門 2.排氣搖臂和排氣搖臂軸的組裝 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4.12所示。 圖4.12組裝3整體的裝配（1）最后把所有的零部件都集中到一起，裝配的同時注意各組零件的安放位置，以凸輪軸為中心進行裝配，得到如圖4.13所示。圖4.13整體組裝（2）在把氣門彈簧組裝到每個氣門里面，如圖4.14(a)(b)(c)組所示。圖4.14整體組裝組(a)圖4.14整體組裝組(b)圖4.15整體組裝組(c)4.3 本章小結本章主要介紹了Pro/E的配氣機構裝配模式及裝配基礎，如何進入裝配（組件）模式；如何將元件添加到組件中；如何進行裝配等。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。第5章 氣門的有限元分析5.1 概述有限元分析（Finite Element Analysis,FEA）是20世紀中葉在電子計算機誕生之后，在計算數(shù)學、計算力學和計算工程科學領域誕生的一種有效的計算方法。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。由于有限元法計算精度高、適應性強、計算格式規(guī)范統(tǒng)一，有限元的計算結果已經(jīng)成為各類工業(yè)產(chǎn)品設計和性能分析的可靠依據(jù)。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。在目前的通用與專用有限元分析軟件中，美國ANSYS公司開發(fā)的ANSYS軟件是最為通用有效的商業(yè)有限元軟件之一。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。ANSYS軟件是國際流行的融結構、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，具有強大處理、求解和后處理功能。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。他在工程上的應用相當廣泛，在機械、交通、物理、土木、生物醫(yī)學、電子及航天航空的領域的使用，都就已經(jīng)能夠達到某種程度的可信度，并且頗獲各界好評。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。它是第一個通過了ISO9001質量認證的大型分析設計軟件，是美國機械工程師協(xié)會（ASME）、美國核安全局(NQA)及近20種專業(yè)技術協(xié)會認證的標準分析軟件，在我國，ANSYS軟件第一個通過了中國壓力容器標準化技術委員的認證，并在國務院17個部委推廣使用。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。ANSYS是一個通用的有限元分析軟件，它具有多種多樣的分析能力，從簡單的線性靜態(tài)分析到復雜的非線性動態(tài)分析。而且，ANSYS還具有產(chǎn)品的優(yōu)化設計、估計分析等附加功能。在啟動ANSYS后，就可以打開ANSYS的圖形用戶界面（GUI）。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。 （2）Standard Toolbar（標準工具條窗口）包括一些常用的命令按鈕，這些按鈕對應的命令都可以在實用菜單中找到對應的菜單項。 （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。 （4）ANSYS Toolbar（工具條窗口）允許用戶自定義一些按鈕來執(zhí)行一些ANSYS命令或者函數(shù)，安裝時ANSYS已經(jīng)默認定義了一些按鈕執(zhí)行相應的功能。 （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。 （6）Graphics Window（圖形窗口）ANSYS的圖形輸出區(qū)域，一般的交互式圖形操作也在此區(qū)域進行。 （7）Status and Prompt Area（狀態(tài)欄）顯示當前操作的有關提示。 （8）Output Window（輸出窗口）輸出窗口接收ANSYS程序運行時所有的文本輸出，比如命令的響應、注釋，警告、錯誤以及其他的各種消息。一般情況下，這個窗口隱藏在主窗口后面5.2 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。Pro/E擁有強大的實體和曲面造型功能，而ANSYS具有完善的有限元分析功能，這兩個軟件各自的長處恰恰又是對方的短處。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。所以，問題的關鍵是如何把這兩個軟件結合起來，將Pro/E中生成的模型完整地導入到ANSYS中去，進而完成所需的有限元分析。本次設計采用的是Pro/ENGINEERWildfire4.0與ANSYS8.0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換和連接。本次設計用的是第二種放方案，是將轉換為Pro/E4.0prt文件轉化iges 格式文件后導入到ANSYS 8.0中，其中要值得注意的是轉化的igs文件要保存于英文文件夾下，不能是中文的文件夾下。這是要特別注意的。1、導入方法與對策將PRO/ E4.0 的模型導入ANSYS8.0 一般有2 種方法。（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。之前試過了Pro/E4.0和ANSYS8.0或ANSYS10.0的連接都沒能成功，所以只能下載比Pro/E4.0高的版本。如果想用第一種方案，就要改用Pro/E3.0.（2）第二種是將轉換為Pro/E4.0prt文件轉化iges 格式文件后導入到ANSYS 8.0中。本次設計采用的就是這種方法。 將PRO/ E 的prt 格式先轉換為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，