基于ADAMS的发动机配气凸轮仿真分析.doc

基于ADAMS的发动机 配气凸轮仿真分析 林晓辉 得T点得坐标（x，y） 阶段的方程为: ra=40 h=10 hudu=pi/180 fei=80*hudu Theta1=40*t*hudu ss=2*h*theta1*theta1/fei/fei ds=4*h/fei/fei*theta1 r=sqrt(ds*ds+(ra+ss)(ra+ss)) theta=theta1/hudu+atan(ds/(s+ra)) x=theta y=r-ra z = 0 （2） 40°～80° 其中， rad， 得T点得坐标（x，y） 阶段的方程为: ra=40 h=10 hudu=pi/180 fei=80*hudu Theta1=40*t*hudu ss=h-2*h*（fei-theta1）*（fei-theta1）/fei/fei ds=4*h/fei/fei*（fei-theta1） r=sqrt(ds*ds+(ra+ss)(ra+ss)) theta=theta1/hudu+atan(ds/(s+ra)) x=theta y=r-ra z = 0 （3）80°～90°为半径30mm的圆弧 另外三个象限的图形建模同理，可通过对称选项完成。 3，配气机构动力学模型的建立 3.1,三维实体的建模 4，配气机构动力学仿真分析 在Pro /E的Mechanism 模块下,机构的运动仿真主要通过以下四个步骤进行, 1)对装配好的机构建立凸轮机构连接; 2)对装配好的机构模型建立伺服马达,使机构产生一定形式的运动; 3)运行一个机构进 行运动分析,产生可视化的机构运动过程,保存运动分析结果; 4)进行分析测量,得到分析测量图形,同时输出分析结果。在发动机的配气凸轮机构中,对凸轮机构建立凸轮机构连接;对凸轮建立一个伺服马达;通过运行机构运动分析,产生了整个机构的一个可视化的运动过程。在分析测量阶段,主要分析了平底(相当于配气机构的气门)的位移、速度及加速度随时间变化的规律。 第一部分 步长对仿真的影响 步数20，曲线在极值位置处并不是很光滑，考虑到可能存在振动 步数100，振动明显 步数1000步，在极值位置处明显，普通位置处也存在轻微振动现象 所以，加入弹簧考虑减震效果运动效果会更好。 第二部分 弹簧刚度对位移平稳性的影响 刚度为4.2e-2，效果不明显 刚度4.2，已经有明显的效果 刚度420，减震效果更佳 刚度4200，说明420的刚度已经足够，无需对弹簧提出更高的要求。 第三部分 确定好仿真参数后，仿真分析 所以整个系统在步数1000步，弹簧刚度为420时，测试其运动学和动力学性能如下。 从动杆位移 从动杆速度 从动杆加速度 从动杆对导轨的横向作用力，即接触力的x分量 驱动力矩 接触力的y分量 弹簧变形量 弹簧变形速度 弹簧力 第四部分 对第三部分结果的进一步验证阐明 由于存在速度、加速度的振动，步数20，看变化趋势 由于弹簧和凸轮的双向作用，使得从动杆的速度在零附近，有利于气门的平稳闭合 由于弹簧和凸轮的双向作用，使得从动杆的加速度在零附近，有利于气门的平稳闭合。但是在曲率变化大的地方，加速度也大，说明曲线的曲率变化越平缓，加速度越小。这对设计凸轮曲线具有重要意义。 接触力在x方向的分量也呈脉动循环，最大值在500N左右，这一参数对从动杆的运动润滑性存在作用。 驱动力矩呈脉动循环，并且在曲率变化大的位置驱动力矩为零，并且方向发生变化，这对于电动机功率和正反转周期的确定具有重要意义。 接触力在y方向的分力，最大值达4000N，对凸轮及从动盘提出了很高的要求。但是由于弹簧刚度很大，在实际应用中为了兼顾位移的光滑性和接触力，应该选用适中的弹簧刚度。 弹簧变形速度在零点附近，说明变形过程比较缓和，从从动杆的位移的角度来说，位移变化比较平缓，有利于气门的启闭。 结论：1、adams仿真时步数的设置对结果具有非常重要的影响，步数越大，结果越精确。当存在振动时，步数越小，越能显示变化趋势。在应用软件时，应根据分析的内容灵活运用参数的设置。 2、弹簧在凸轮机构中具有重要作用，尤其有利于从动杆位移变化的平稳性。但由于弹簧的存在，也会增大接触力，对构件的力学性能提出了更高的要求。实际选用弹簧时，应选取适合的弹簧刚度。 3、凸轮机构是实现直线运动的基本构件，在实际应用中十分广泛。本文以汽车发动机配气机构作为背景，对凸轮机构的运动学和动力学性能进行了分析，从中可以看出凸轮曲线对于性能的重要作用，设计时应选用合适的凸轮曲线。 1 3