可视化基础上的虚拟样机技术是应用于现代工程设计领域的数字化设计及分析工具。应用计算机技术对柴油机配气机构进行仿真分析，从而得到发动机在供作时，配气机构中个零件的参数。为配气机构的设计提供便利。设计的意义气门机构是发动机进排气系统的重要组成部分。同时，进排气阀门噪声也是发动机噪声的主要来源之。随着发动机转速不断提高以及广泛采用的多气门方案都可能导致发动机进排气阀门噪声的增加。在发动机噪声法规的日益严格的今天，对发动机进排气阀门的运动分析是很有意义的。计算机辅助设计也是意义重大。现代社会分工中，设计工作是项各行业都需要的重要工作，其对行业的发展各项工作的开展都有着重要的积极。服装设计机械设计工程设计汽车设计图形图像设计等已经成为了行业工作所必须的工作。计算机辅助系统的出现为设计人员的工作带来了巨大的变化，其极大的缓解了传统手工制图设计存在的劳动量大不易修改等缺点，促进了设计工作的改革以及工作效率的提高。科学的分析计算机辅助设计对设计工作的重要意义有助于相关软件企业针对行业应用细化计算机辅助设计系统，为设计工作提供更加便捷稳定的辅助设计系统。柴油机配气机构现状过去的配气机构设计，只单研究凸轮，而没有考虑其他零部件产生的影响。由于配气机构是个弹性系统，它由许许多多的零部件所组成，往往个成功柴油机所采用的凸轮应用于其他类型的柴油机上不定效果会好，凸轮必须和整个配气机构系统结合在起进行考虑，良好的凸轮设计也必须与系统的其他零部件正确匹配，才能达到希望的效果图。为了准确研究配气机构的动态性能，了解气门的实际运动规律，在机构动力学仿真分析方面，目前已采用了多种分析模型。其中比较基础的是单自由度质量模型。它是将机构简化成由个质点弹簧及阻尼器组成的系统，它把机构的质量简化到个质点上，把机构的弹性等加到个等刚度无质量的弹簧上，阻尼等效到阻尼器上，该模型具有简单方便等特点，可以满足般的低中速柴油机的要求，但由于把质量和刚度都等效到个点上，不能求出机构各部件的运动和受力情况，不能判断机构零件之间是否发生飞脱，也无法得知弹簧的振动情况。为了克服单自由度模型存在的不足，发展了多自由度质量模型。多自由度质量模型具有比单自由度质量模型更为真实反映实际机构状况的优点，利用多自由度质量模型能精确地研究各传动部件的运动规律和受力情况，也能分析气门弹簧的振动情况。对于多自由度质量模型，最主要的问题是计算的复杂性，随着计算机技术的发展和广泛应用，各种商业配气机构软件的推广，多自由度质量模型已逐渐成为配气机构动力学建模的主要方式。世纪初仿真技术已得到应用。例如在实验室中建立水利模型，进行水利学方面的研究。年航空航天和原子能技术的发展推动了仿真技术的进步。年计算机技术的突飞猛进，为仿真技术提供了先进的工具，加速了仿真技术的发展。采用仿真技术，可以在计算机内对内燃机产品的部件装配并进行机构运动仿真，由仿真运行可校核部件运动轨迹，及时发现运动中部件干涉隐患对部件装配进行动力学仿真，可校核机构受力情况根据机构运动约束及保证性能最优的目标进行机构设计优化，可最大限度地满足性能要求，对设计提供指导和修正。通过几个五年计划的努力，我国仿真技术得到了快速发展，并取得了突破性成果。在国防工业领域，建成了不同类型的半实物仿真系统。在军事领域建立了指挥作战训练的仿真系统及半实物仿真试验室。我国的多媒体仿真技术正处于起步和发展时期，清华大学北京大学华中理工大学和些部队院校已开始了有关这方面的研究。目前，国内大学和企业己进行了机构运动动力学仿真方面的研究和局部应用，能在设计初期及时发现内燃机曲柄连杆机构运动干涉，校核配气机构运动动力学性能等，为设计人员提供了基本的设计依据。设计内容气门凸轮式配气是目前内燃机上应用最广泛的配气形式,本文采用的柴油机配气机构为下置凸轮轴式滚轮随动件叉型摇臂双气门配气机构，主要由凸轮轴滚轮推杆挺柱摇臂气门垫块气门气门座等部件组成。用说明配气机构运行平稳，没有发生飞脱现象。气门加速度是配气机构平稳性的重要参数，气门加速度变化率最大值即值最大为没有超出限值范围，配气机构平稳。图排气门升程曲线凸轮轴挺柱推杆摇臂大地刚体气门图排气门速度曲线发动机转速对气门速度的影响仿真分析选择怠速，标定转速，极限转速共种发动机转速下排气门的速度。图排气门加速度曲线从图中可以看出，在不同的发动机转速下，气门在开启和落座瞬间均存在振动，只是在低速转动时振动幅值较小，而高转速时振动幅值较大。配气机构在工作中，气门往复地不断冲击气门座圈，而且在工作中般无润滑条件，因此气门与气门座圈之间的摩擦磨损，是其主要失效方式之。在设计中，除了要对气门与气门座圈的材料进行良好选择匹配外，同时还须控制气门相对于气门座圈的冲击速度。图不同转速下排气门速度曲线从图中可以得出，当凸轮轴的转速增加时气门的速度也相应的有所增加，但速度总体规律不变。即配气机构气门落座速度随发动机转速的增加而增大。凸轮与挺柱间的接触力和接触应力通过动力学仿真得到的凸轮与挺柱之间接触力与接触应力随凸轮转角的变化，见图。凸轮与挺柱之间的接触力，是随时间不断变化的，如果机构不发生飞脱反跳等分离现象，该作用力应始终为压力，即数值不发生变号。从图中可以看出，接触力始终为压力，说明该配气机构没有飞脱和反跳发生。图凸轮与挺柱之间的接触力图不同转速凸轮与挺柱之间的接触力由图可以看出当转速增加时凸轮与挺柱之间接触应力也随之增加，但规律没有变化，也就是说凸轮的转速只会影响到接触力的大小，并不影响其规律。通过仿真可以判断最大与最小的接触应力。摇臂与气门之间的接触应力通过动力学仿真得到的摇臂与气门间接触力与接触应力随凸轮转角的变化，见图。摇臂与气门之间的接触力是随时间不断变化的。从图中可看出改变凸轮轴的转速只影响到了力的大小，不影响其运动的规律性。图摇臂与气门之间的接触应力从以上可以总结出，凸轮轴的转速大小并不改变配气机构的总体运动规律。只是改变了力的大小以及速度的大小。但当凸轮的转速过大时会导致弹簧的折断，即配气机构的力和速度过大使得弹簧或其他零部件不能承受而导致机构被破坏。图不同转速下摇臂与气门之间的接触力柴油机配器机构为凸轮轴下置推挺摇型式配气机构其传动方式是齿轮传动曲轴齿轮通过齿轮传动机构驱动凸轮轴转动，凸轮轴凸轮通过挺柱推杆驱动摇臂转动，最终利用摇臂转动和气阀弹簧控制气门运动规律。文中所选实例柴油机标定转速为，因此选择作为凸轮轴转速进行虚拟配气机构仿真。求解后，可得到大量的各零部件和连接的运动和力学参数。用凸轮升程数据拟合成曲线对比，虽然，凸轮曲线与气门曲线数不相同，但总的变化趋势致，气阀的具体数值可以根据第部分的相关公式计算出来。新以选择凸轮的相关数据做对比。图为排气门和排气挺柱升程位移曲线，从图上对比可以看出，位移战线基本气门升程挺柱升程图位移曲线致，仿真的最大升程为，理论升程约为，这是由于实际的摇臂与挺柱不在同平面和仿真过程中存在定误差引起的，且曲线也比较光滑。图为进排气门的速度曲线，从图中可看出进排气门的速度相差与进排气门之间凸轮的夹角相差不多，证明仿真正确。图进排气门速度曲线当把转速设定到足够大时就会使得整个机构的运动失衡，如图可以看出挺柱的速度发生了变化，也就是说挺柱脱离了凸轮，造成整体运动失效，不能达到预期的目的。图失效挺柱速度图图失效气门速度图图为进排气弹簧的受力曲线，对比可以看出，弹簧的受力曲线与气门的升程曲线基本致，在工作段过后的时间里，弹簧应该没有位移，但从图中看出却有小的波动，证明气阀落座后会有小的振动，挺柱凸轮间有小的碰撞但从个周期内观察，这些波动是微乎其微的，可以忽略。通过上述运动分析与动力仿真，能方便地求出配气机构上各个构件的运动规律包含各计算点的运动数据。根据分析与仿真的结果，便可以对配气机构的运动动力特性及充气性能进行分析比较评价，在此基础上寻求改进途径。图为进排气门的位移曲线，由图中可以看出他和弹簧受力曲线相似。图进排气弹簧受力曲线图进排气门位移曲线本章小结本章通过软件进行实体建模，再通过接口软件进行中间转换，从而将三维模型导入软件进行仿真。仿真对排气门的速度加速度位移进行了分析得到其仿真图形曲线，改变凸轮轴的转速在对各个参数进行测量得到不同的曲线进行比较从而得到凸轮轴的转速对配气机构运动情况的影响。结论在分析装配约束关系的基础上利用软件为工具，实现了柴油机配气机构的三维实体建模装配过程及装配模型，同时在装配过程中利用装配干涉检查，使设计效率大为提高。利用和软件相结合的方法建立柴油机配气机构虚拟化样机，虽然仿真结果与理论计算结果有定的误差，但总体来看是合理的，能够满足般工业的需要。基于建立的配气机构虚拟样机仿真可提供大量的运动学和力学参数，这些依据不仅可用于分析机构运动与动力学特性，也可为进步有限元结构分析以及系统优化提供基础，从而提高柴油机配气机构设计质量，缩短开发周期降低开发成本。参考文献史绍熙孙永平柴油机设计手册北京中国农业机械出版社,许道廷,丁贤华高速柴油机设计与实践北京机械工业出版社,尚汉冀内燃机配气凸轮机构设计与计算上海复旦大学出版社,尚汉冀内燃机配气凸轮机构设计与计算上海复旦大学出版社,浦耿强顶置凸轮配气机构仿真分析汽车科技,陈新传，陈华清，安国外舰用柴油机的发展及启示柴油机，余勤科，岳应娟，刘宏虚拟数控机床技术及其应用制造业自动化陈新传，陈华清，安国外舰用柴油机的发展及启示柴油机，张栋，王国治船舶柴油机轴系运动仿真和结构振动分析江苏科技大学学报自然科学版林清安零件装配与产品设计北京电子工业出版社,王霄，尹必峰高级设计实例教程北京化学工业出版社，刘新胜，庆华和在机构设计仿真中的应用机械制造与自动化,高秀华，等机械三维动态设计仿真技术和应用北京化学工业出版社余勤科，岳应娟，刘宏虚拟数控机床技术及其应用制造业自动化王国强，等虚拟样机技术及其在上的实践两安西北工业大学出版德施普尔，等著，宁汝新，等译虚拟产品开发技术北京机械工业出版社，钟志华，周彦伟现代设计方法四武汉武汉理工大学出版社，熊光楞，李伯虎，柴旭东虚拟样机技术系统仿真学报，陈定方虚拟设计北京机械工业出版社，王国强，张进平，马若丁虚拟样机技术及其在上的实践西安西北工