基于ProE的路宝车发动机配气机构的三维建模设计

毕业设计（论文）开题报告学生姓名院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程指导教师姓名职称副教授从事专业车辆工程是否外聘□是■否题目名称基于Pro/E的路宝车发动机配气机构的三维建模设计一、设计（论文）目的、意义微型汽车在我国有很大市场，从0.9L到1.6L，价格适合我国国情，适合正在发展的中国现况。

汽车配气机构作为发动机两大机构的重要部件之一，它的装配质量和效率直接关系到发动机本身乃至整车性能的发挥和控制的质量，也直接影响着它的动力性和经济性。

配气机构的功用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在压缩与膨胀行程中，保证燃烧室的密封。

新鲜充量对于汽油机而言是汽油和空气的混合气。

以我国哈飞公司生产的“路宝”乘用车为例：如今微型乘用车汽车占汽车保有量的1/3，哈飞每年生产近20万轻型乘用车，对其安装的465式发动机进行采用SOHC间接驱动气门的配气机构，对于小排量的乘用车而言，其优点就在于结构简单，维修便捷，经济适用。

产品的装配是产品生命周期的重要环节，面对顾客的需求日益多样化的市场现状，以手工装配为主的传统装配方法逐步暴露出其缺陷：1.零件全部加工完成后才可进行装配；2.不能体现并行设计的思想。

针对这些问题，致力于产品的模拟装配技术的研究。

需要的应用价值。

虚拟装配作为虚拟制造实施的核心技术之一，通过运用Pro/E进行配气机构的模拟装配设计，从而达到对配气机构的装配工艺进一步加深了解；这样可以从本质上提高制造效率，节省劳动力，节约生产资源；加快了解汽车企业生产工艺加工、制造及应用的工程，还可以加强对三维制图软件的使用与掌握。

二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）收集有关国内外微型及普及型配气机构工艺相关资料，通过对变速器操纵机构工作条件的了解，提出配气机构的装配工艺方案，符合装配工艺设计方法规定，提出问题，提出自己的观点，解决问题，再Pro/E参数化建模的基础上，进行装配建模虚拟装配过程，从而实现汽车配气机构的动态装配。

基于Pro/E的机械运动仿真设计作者：施叶飞来源：《中小企业管理与科技·下旬》2010年第11期摘要:仿真技术在机械产品的设计中起着非常重要的作用。

本文主要通过汽缸运动机构的运动仿真设计过程介绍了Pro/E中的仿真模块以及机构仿真的设计方法和过程,并总结了该设计途径的优越性。

关键词:曲柄滑块机构运动仿真 Pro/E 仿真模块0 引言目前,许多国内外的大型辅助设计软件,都包含了机械装配和运动学仿真的功能模块,例如PTC的Pro/Engineer,SDRC的1一DEAS,MATRA的EUCI ID软件及DES的UG等。

机械产品的运动分析和仿真已经成为计算机辅助工程(CAE)中不可缺少的重要环节,同时也成为机械设计的必经过程。

进行机械产品设计时,通常要进行机构的运动分析,以此来验证机构设计的合理性和可行性。

机构运动仿真技术就是通过对机构添加运动副、驱动器,使其运动起来,以实现机构的运动模拟。

此外,运用机构中的后处理功能可以查看当前机构的运动,并且可以对机构进行运动速度、轨迹、位移、运动干涉情况的分析,为研究机构模型提供方便。

1 机构运动仿真的设计过程机构运动仿真是在Pro/E系统的装配模式中进行的,其Mechanism功能专门用来处理装配件的运动仿真。

机构运动仿真的设计过程如图1所示,主要可分为以下几个总体方案设计主要是利用已知条件,以及希望达到的目的或机械应实现的功能,进行机械的全局设计,在头脑中构思形成比较完善的设计方案。

建立运动模型是指进行机械各部分的具体设计,首先确定各零件的形状、结构、尺寸和公差等,并在计算机上进行二维绘图和三维实体造型,然后通过装配模块完成各零件的组装,形成整机。

装配是运动仿真的前提保障,装配关系的正确与否直接影响着运动仿真的结果,装配前首先要确定运动的各构件以及各构件之间的运动副。

确定好各构件及各构件之间的运动副之后,即可通过选择构件和运动副组成机构,最后由各机构组成整机。

湖北文理学院毕业设计(论文)正文题目基于PRO/E的四缸内燃机凸轮配气机构的结构设计及运动仿真分析专业机械设计制造及其自动化班级机制0812班姓名学号指导教师职称2012年5 月23日基于PRO/E的四缸内燃机凸轮配气机构的结构设计及运动仿真分析摘要：配气机构作为内燃机的重要组成部分，其设计合理与否直接关系到内燃机的动力性能、经济性能、排放性能及工作的可靠性、耐久性。

随着内燃机高功率、高速化，人们对其性能指标的要求越来越高，要求其在高速运行的条件下仍然能够平稳、可靠地工作，因而对其配气机构提出了更高的要求。

配气凸轮型线是配气机构的核心部分，配气凸轮型线设计是配气机构优化设计的重要途径之一。

模拟计算和实验研究是内燃机配气机构研究两种重要手段。

运用多体力学的方法对配气机构进行了动态仿真分析，采用数字多体程序的方法，建立了配气系统的理论模型，进行配气机构的运动学、动力学分析，除了得到气门的升程、速度、加速度外，还考虑了摇臂与气门之间的碰撞，以及摇臂支座的柔性。

因此得到气门与摇臂之间的碰撞力，摇臂支座的柔性衬套的受力，气门弹簧力，凸轮轴支座反力，气门座反力及凸轮与摇臂之间的压力角等。

为凸轮型线、摇臂形状和整个配气机构的设计改进提供了重要依据。

利用pro/e强大的分析仿真功能, 对凸轮式配气机构的运动特性以及弹簧刚度对系统运动的影响进行了仿真分析, 得出弹簧刚度与气门振动的关系图, 为改善系统动力学性能和关键零部件设计提供了依据。

利用计算机软件仿真, 有利于降低研发成本并缩短产品的开发周期。

关键词：内燃机；配气机构；凸轮型线；优化设计;汽车；发动机；配气系统；顶置凸轮；动态仿真Based on the PRO / E four cylinder internal combustionengine cam mechanism design and motion simulationanalysisAbstract:The valve train is one of the most important mechanisms in a internal combustion engine, whether the performances are good or bad, that affecting the power performance, economic performance, emissions performance of the engine, as well as affecting the reliability and wear performances of the whole engine. Along with the requests of the engine’s high power, super-speed, people demand a higher index. That is, when the engine runs under a high speed, it can still work steadily and dependably, which demand that the valve train system should have a high performance. Cam profile is the hard core of the valve train, which design is one of the important ways to carry out valve train optimal design. Simulation calculation and experimentation research are two important ways to carry out research and development on valve train of internal-combustion engine.Valve-train has been dynamically simulated by the multi-body method.A theory model has been built for the valve train by using the digital multi-body program.Not only the lift height,speed and acceleration of valve but also the collision between valve and rocker and the flexibility of rocker support are taken into account.Therefore, the collision force between valve and rocker ,loading on the flexible bearing of rocker support, valve spring force, can support counter - force, valve ring counter - force and direction angle of acting force between cam and rocker have been carried out. The important basis on design improvement for cam profile, rocker form and valve form and valve train have been provided.This paper analyzed the dynamic characteristics of a cam-type valve t rain and the influence o f the spring stiffness on the systematic mot ion by using Pr o / E .The relationship between stiffness of spring and vibration of valve was got ten. The work ha s provided a basis for improving the system's dynamic char act eristics and designing the key components. T hereby , computer simulation can cut down the pro duct cost and shorten the development cycle.Key words:Internal combustion engine; Valve train; Cam profile; Optimal design;Automobile Engine Valve -train system Overhead camshaft Dynamic simulation目录1绪论 (5)1.1本课题研究的目的和意义 (5)1.2配气机构优化设计的目的及意义 (6)2基于PRO/E的配气机构的结构设计 (7)2.1配气机构总体骨架设计 (7)2.2凸轮轴设计 (9)2.3凸轮的设计 (9)2.4挺杆的设计 (9)2.5推杆的设计 (9)2.6气门杆的设计 (10)2.7弹簧的设计 (10)2.8使用PRO/E创建配气机构的相关元件 (11)3配气机构的装配 (15)3.1首先装配凸轮轴并准确定位 (15)3.2装配平底从动件 (16)3.3装配弹簧 (17)3.4装配汽门挺杆 (18)4四缸内燃机凸轮配汽机构动态仿真分析 (20)4.1内燃机凸轮配汽机构运动仿真准备工作 (20)4.2内燃机凸轮配汽机构运动仿真分析 (21)5本文总结 (27)参考文献 (29)致谢 (30)1绪论1.1 本课题研究的目的和意义现代内燃机不断向高速高强度方向发展. 作为内燃机三大机构之一的配气机构, 如果设计不当, 势必产生很大的冲击、振动、噪音, 严重时, 气门会产生反跳与飞脱, 这将严重影响到内燃机的动力性与经济性. 同时, 由于速度的提高, 凸轮机构的润滑与磨损也成为一个不可忽视的问题. 现代大功率柴油机普遍采用下置凸轮轴式配气机构,配气机构的好坏又对柴油机的性能指标、可靠性及寿命有着很大的影响，其设计是否优良直接影响柴油机的性能指标。

柴油机进气道三维仿真及优化
周磊;赵长禄;张世鹰
【期刊名称】《车辆与动力技术》
【年(卷),期】2004(000)002
【摘要】利用PRO/E建立了6V150柴油机的进气道三维CAD模型,并在软件FIRE中进行了三维流动仿真,计算出的进气道流量和在稳流吹风实验台上所测的结果有较好的一致性.通过分析进气道内部三维流场及横截面面积变化,对进气道提出了缩小气门杆后部的气流停滞区、光滑处理气道的拐角、加大进气门座的直径、减短分叉处的肋壁等优化办法,对优化模型的仿真结果证明,缩小气门杆后部的气流停滞区既可以提高气道的流量4%～11%,又对气缸盖的布置及进气门的影响很小,是一种有效而又合理的改进办法.
【总页数】5页(P10-14)
【作者】周磊;赵长禄;张世鹰
【作者单位】北京理工大学机械与车辆工程学院,北京,100081;北京理工大学机械与车辆工程学院,北京,100081;北京理工大学机械与车辆工程学院,北京,100081【正文语种】中文
【中图分类】TK421.3
【相关文献】
1.机车柴油机进气道的仿真计算及结构优化 [J], 韩运动;陈大伟;王万静
2.柴油机螺旋进气道三维数值模拟及其结构优化 [J], 张庆才;高超;王仁人
3.柴油机螺旋进气道三维造型设计与CFD分析 [J], 王鑫鑫;雷基林;申立中;毕玉华;贾德文
4.柴油机进气道三维瞬态分析 [J], 王辉;武文捷
5.柴油机进气道三维瞬态分析 [J], 王辉;武文捷
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于Matlab 的发动机配气凸轮机构的动力学建模与仿真引言汽车发动机配气机构的任务是保证气门在规定时刻开启或关闭, 开启或关闭应该动作迅速。

随着凸轮轴转速的提高, 构件的弹性变形和惯性力对机构的运动和动力特性会产生较大的影响,致使气门的实际位移、速度、加速度与名义位移、速度、加速度之间, 尤其是实际加速度与名义加速度之间出现明显的差异,故应对其进行弹性动力学分析, 将整个配气机构看作一个弹性系统, 研究气门的实际输出随凸轮轴输入的动态响应, 可以为配气凸轮廓线的运动/动力学综合提供理论依据。

配气机构的动力学模型建立一般情况下将凸轮机构简化为双自由度动力学模型进行分析, 就可获得工程上比较满意的近似结果, 但在高速运转的情况下, 往往需要将其简化为更加精确的多自由度动力学模型, 以便使分析结果更接近于凸轮机构运行时的真实情况。

随着自由度数的增多, 计算工作量会大大增加, 因此在建立动力学模型时,应该抓住主要的而忽略次要的影响因素, 对相关参数进行合理取舍和简化。

如图1( a) 所示, 是一个发动机配气凸轮机构系统,它由凸轮轴、挺柱、转臂、气门杆等多个组成环节。

假设凸轮轴具有较大的刚度, 不考虑其振动, 并按集中质量进行等效, 将其动力学模型等效为三自由度系统[1], 如图1( b) 所示, 其中m1为A 点的等效集中质量, m2为B点的等效集中质量, m3为C点的等效集中质量; k1为凸轮与推杆接触表面的接触刚度, k2为挺柱AB 的拉伸刚度, k3为转臂BC的弯曲刚度, k4为等效弹簧刚度; h凸轮作用于从动件的理论位移。

系统中各元件的等效质量和等效刚度可由材料力学中知识求得, 由拉格郎日定理得：化简整理得：Matlab/Simulink 下的仿真过程式( 2) 为三自由度系统的非线性微分方程组, 通常要采用有限差分法等数值计算的方法进行求解, 编程复杂、费时, 而且不直观, 为此本文借助Matlab/Simulink 系统仿真软件来实现[3], 考虑到数学模型中运动规律h=h( t) 的计算为分段的函数, 就采用m函数来建立仿真过程, 可以进行复杂的计算和判断。

发动机排⽓歧管三维建模及流通特性分析发动机排⽓歧管三维建模及流通特性分析学院专业班级学号姓名指导教师负责教师摘要随着汽车市场⽇益壮⼤，⼈们的购车理念也愈加成熟，对于汽车的各项性能指标越来越重视，尤其是汽车的动⼒性和经济性。

作为汽车最重要的部件发动机，其性能的优劣将对汽车动⼒性能和经济性能产⽣决定性的影响。

⽽作为发动机重要零部件之⼀的排⽓歧管，它的⽓体流通性能也会对整机的输出功率和循环热效率产⽣显著影响。

为了分析某型发动机排⽓歧管的⽓体流通特性，这⾥采⽤有限元分析法，利⽤CFD软件fluent对排⽓歧管⽓体模型进⾏仿真，从⽽估测实际流体在排⽓歧管内的流动状态，并以此来判断排⽓歧管的⽓体流通特性。

结果表明，排⽓歧管的转弯会对流场均匀性造成影响，但该排⽓歧管流通性符合要求。

关键词：排⽓歧管，⽓体模型，流通特性，fluentThree-dimensional modeling of the exhaust manifold and thegas flow characteristicAbstractNowadays, the car industry has shown a momentous growth. Car buyers become more cautious and careful to make a final decision. Before their purchase, they’d like to check out the car’s performance as well as it’s every single indicator, especially the power and economy. It’s known that a car’s engine can make a great difference in a car’s total performance. Therefore, exhaust manifold, part of a car’s engine, undoubtedly have its crucial stake in determining the engine performance. Its gas flow can exercise a remarkable influence on the engine’s output power and its cycle thermal efficiency. In this paper, finite element analysis was adopted to explore the characteristics of the gas flow in the exhaust manifold. With Fluent (a CFD software) we created a gas model, which simulates the situations in the exhaust manifold, to estimate the actual gas flow. As a result, the gas flow in the exhaust manifold can be better analyzed and understood.The results show that, the turning of the exhaust manifold has an effect on the uniformity of gas flow, but this exhaust manifold meets the requirements on gas flow. Keywords: Exhaust manifold, gas model, flow, fluent⽬录1 绪论 (1)1.1 引⾔ (1)1.2 国内外研究成果 (1)1.3 本⽂研究对象及内容 (2)2 背景及概述 (3)2.1 课题背景 (3)2.2 有限元法及计算流体⼒学（CFD） (3)2.2.1 概论 (3)2.2.2 CFD求解流体问题的⼀般过程 (3)2.3 计算流体⼒学软件fluent概要 (4)3 排⽓歧管有限元物理模型 (5)3.1 排⽓歧管⼏何模型 (5)3.1.1 排⽓歧管三维模型建⽴ (5)3.1.2 排⽓歧管⽹格划分 (7)3.2 排⽓歧管材料 (9)3.3 有限元边界条件 (9)3.3.1 发动机实验数据 (10)3.3.2 ⽓体⼊⼝处的边界条件 (11)3.3.3 ⽓体出⼝处的边界条件 (12)3.3.4 壁⾯边界条件 (13)3.3.5 操作环境设置 (13)4 fluent模拟过程 (14)4.1控制⽅程 (14)4.1.1 连续⽅程 (14)4.1.2 动量⽅程 (14)4.1.3 能量⽅程 (14)4.2 湍流模型 (15)4.3 求解⽅法 (16)5 计算结果及分析 (17)5.1排⽓歧管内各⽀管流场分布 (17)5.1.1⽀管1计算结果 (17)5.1.2⽀管2计算结果 (19)5.2结果分析 (21)5.3结论及结构优化⽅向 (21)5.4⼯作展望 (22)6 致谢 (23)参考⽂献 (24)1 绪论1.1引⾔随着计算机技术的迅速发展、计算流体⼒学的⽇益成熟，CFD软件已经成为解决各种现实流体问题的重要辅助⼿段。

基于Pro E的三维机械设计与运动仿真郑伯学,吴俊海(辽宁工程技术大学职业技术学院,辽宁阜新123000)摘要:在机械设计中,尤其是在零件的三维造型和运动仿真方面,计算机辅助设计(CAD)技术已经成为重要的设计工具。

Pro E是CAD C AM C AE领域的一种优秀软件,其强大的参数化造型、产品装配和运动仿真与分析等功能已经广泛应用于工业产品设计。

关键词:计算机辅助设计;Pro E;三维造型;运动仿真中图分类号:TP39 文献标志码:A 文章编号:1003-0794(2007)12-0094-033D Design and Motion Simulation Based on Pro EZHENG Bo-xue,WU Jun-hai(Liaoning T echnical University Vocational Technology College,Fuxin123000,China)Abstract:In mechanical design,C AD technique already become an important tool for design,especially the three dimensional modeling and motion simulation.Pro E is a kind of excellent softwares in C AD CAM C AE field.Its technical of full para metric product design function can be used for three dimensional modeling design and it also includes assembling and motion simulation analysis function etc..Key words:computer aided design;Pro E;3D modeling;motion simulation0 引言面临激烈的市场竞争,每个企业都将产品设计这一环节作为企业的生命线,没有适销对路的创新产品,即使企业设备再先进,管理再科学,也会在竞争中败下阵来。