TOP22【毕业设计】发动机气门弹簧结构分析与参数优化.doc文档免费在线阅读

本文的主要研究内容有以下几点分析弹簧的结构参数，得出弹簧设计的计算公式分别基于实体单元与梁单元进行弹簧的建模，并对其进行强度刚度的分析，比较两者的优劣讨论节距对弹簧强度刚度的影响及程度④对弹簧的参数进行优化设计，建立数学模型，对比优出版社邱宣怀主编机械设计，第四版北京高等教育出版社，陈家瑞汽车构造上册，第二版北京机械工业出版社，陈立周机械优化设计方法，第三版北京冶金工业出版社，刑文训，谢金星编著现代优化计算方法北京清华大学出版社，秦襄培图像处理与界面编程北京电子工业出版社，张德丰数值分析与应用，第二版北京国防工业出版社秦宇基础与实例教程北京化学工业出版社，李红云，赵社戌，孙雁基础及工程应用北京机械工业出版社，李兵，何正嘉，陈雪峰间和费用的关系所能提供的方案数目非常有限，真正最优的方案常不在提供的这些候选方案之中因而要想取得个最优方案很不容易。

随着工程技术发展的迫切需要和电子计算机的出现与飞速发展，推动设计方法产生重大的存在。

设计人员总是力图使自己的设计能得到结构最紧凑用料最省成本最低工作性能最好，即技术经济指标最佳的结果。

传统的设计方法往往是由设计人员做出几个候选方案，从中择其最优者。

这种传统的设计方法由于时术的发展的基础上逐渐形成与发展了优化设计，为工程设计人员提供了种易于实施的最优设计手段，以便在解决些复杂的问题时，能从众多的设计方案中找出尽可能的设计方案。

关于最优化的概念在机械设计中其实早已，直是设计师们不懈努力奋斗不止的理想与目标，并在长期的设计实践中，产生了诸如进化优化直觉优化试验探索优化图解和数学分析优化等些优化策略与方法，而后到了世纪的年代初期又在最优化技术和计算机技情况加入约束，对强度刚度方面进行查看与优化。

弹簧有限元分析方法，在弹簧技术水平较高的国家虽已进入实用化，我国虽有这方面的技术开发，但尚未形成实用模型。

优化设计在工程实践中，追求设计结果的最优化方低的计算成本，成功地为各工程结构强度问题提供极为优秀的成果而深受工程界的欢迎。

而在国内外对于弹簧的优化设计还停留在只是对参数的优化，而为进步进行仿真，得到直观的效果。

而中可以根据实际使用少的重要内容之，并且与优化设计技术结合，形成了大规模的集成系统。

工程设计人员使用这些系统，就可以高效而正确合理地确定最佳设计方案。

多年来，有限元分析以它的高的计算精度广阔的计算能力简单的应用已在各个工程领域得到了广泛的应用，相应的大型软件已成为现代工程设计中个重要的不可缺少的计算工具。

特别是近年来，由于计算机辅助设计在工程设计中日益广泛的应用，有限元程序包亦己成为常用计算方法库中不可缺。

然后利用插值函数确定单元集合体上的位移场面数。

显然，如果单元满足问题收敛性要求，那么随着缩小单元的尺寸，增加求解区域内单元的数目，解的近似程度将不断改进，近似解最终将收敛于精确解。

几十年来，有限元法近似的思想，假设个简单的函数近似地表示单元内位移的分布规律，再利用力学理论中的变分原理或其他方法，建立结点力与结点位移之间的力学特性关系，得到组以结点位移为未知量的代数方程，从而求解结点的位移分量点上的荷载称为结点荷载。

当连续体受到外力作用发生变形时组成它的各个单元也将发生变形，因而各个结点要产生不同程度的位移，这种位移称为结点位移。

在有限元中，常以结点位移作为基本未知量。

并对每个单元根据分块组合体中单元与单元之间的连接除了结点之外再无任何关联。

但是这种连接要满足变形协调条件，既不能出现裂缝，也不允许发生重叠。

显然，单元之间只能通过结点来传递内力。

通过结点来传递的内力称为结点力，作用在结分法更为优越。

在满足定条件下，单元越小结点越多，有限元数值解的精度也就越高。

有限元法是把要分析的连续体假想地分割成有限单元所组成的组合体，这过程简称为离散化。

离散化的组合体与真实弹性体的区别在于组合结构能近似于真实结构，因此分区域插值求解也就能趋近其真实解。

这种求解方法及其所满足的条件，就是有限元方法所要研究的内容。

有限元法可适应于任何复杂的几何区域，便于处理不同的边界条件，这点比常用的差等。

现在许多大型有限元分析软件都已配备了功能很强的前后置处理程序，并已出现了将人工智能技术引入有限元分析软件，形成了比较完善的专家系统，起步实现了有限元分析的智能化。

在定条件下，内单元集合成的求解弹性力学的平面应力问题，并开始使用有限单元法这术语。

之后，随着电子计算机的飞速发展，有限单元法如虎添冀，经过多年的发展，目前国内外已有许多大型通用的有限死分析程序可供使用，如种思想对航空工程中的飞机结构进行矩阵分析其分析思路是将整个结构看作由有限力学小单元相互连接而形成的集合体，每个单元的力学特性组合在起便可提供整体结构的力学特性。

这种处理问题的思路在年被广泛用于求种思想对航空工程中的飞机结构进行矩阵分析其分析思路是将整个结构看作由有限力学小单元相互连接而形成的集合体，每个单元的力学特性组合在起便可提供整体结构的力学特性。

这种处理问题的思路在年被广泛用于求解弹性力学的平面应力问题，并开始使用有限单元法这术语。

之后，随着电子计算机的飞速发展，有限单元法如虎添冀，经过多年的发展，目前国内外已有许多大型通用的有限死分析程序可供使用，如等。

现在许多大型有限元分析软件都已配备了功能很强的前后置处理程序，并已出现了将人工智能技术引入有限元分析软件，形成了比较完善的专家系统，起步实现了有限元分析的智能化。

在定条件下，内单元集合成的组合结构能近似于真实结构，因此分区域插值求解也就能趋近其真实解。

这种求解方法及其所满足的条件，就是有限元方法所要研究的内容。

有限元法可适应于任何复杂的几何区域，便于处理不同的边界条件，这点比常用的差分法更为优越。

在满足定条件下，单元越小结点越多，有限元数值解的精度也就越高。

有限元法是把要分析的连续体假想地分割成有限单元所组成的组合体，这过程简称为离散化。

离散化的组合体与真实弹性体的区别在于组合体中单元与单元之间的连接除了结点之外再无任何关联。

但是这种连接要满足变形协调条件，既不能出现裂缝，也不允许发生重叠。

显然，单元之间只能通过结点来传递内力。

通过结点来传递的内力称为结点力，作用在结点上的荷载称为结点荷载。

当连续体受到外力作用发生变形时组成它的各个单元也将发生变形，因而各个结点要产生不同程度的位移，这种位移称为结点位移。

在有限元中，常以结点位移作为基本未知量。

并对每个单元根据分块近似的思想，假设个简单的函数近似地表示单元内位移的分布规律，再利用力学理论中的变分原理或其他方法，建立结点力与结点位移之间的力学特性关系，得到组以结点位移为未知量的代数方程，从而求解结点的位移分量。

然后利用插值函数确定单元集合体上的位移场面数。

显然，如果单元满足问题收敛性要求，那么随着缩小单元的尺寸，增加求解区域内单元的数目，解的近似程度将不断改进，近似解最终将收敛于精确解。

几十年来，有限元法已在各个工程领域得到了广泛的应用，相应的大型软件已成为现代工程设计中个重要的不可缺少的计算工具。

特别是近年来，由于计算机辅助设计在工程设计中日益广泛的应用，有限元程序包亦己成为常用计算方法库中不可缺少的重要内容之，并且与优化设计技术结合，形成了大规模的集成系统。

工程设计人员使用这些系统，就可以高效而正确合理地确定最佳设计方案。

多年来，有限元分析以它的高的计算精度广阔的计算能力简单的应用方低的计算成本，成功地为各工程结构强度问题提供极为优秀的成果而深受工程界的欢迎。

而在国内外对于弹簧的优化设计还停留在只是对参数的优化，而为进步进行仿真，得到直观的效果。

而中可以根据实际使用情况加入约束，对强度刚度方面进行查看与优化。

弹簧有限元分析方法，在弹簧技术水平较高的国家虽已进入实用化，我国虽有这方面的技术开发，但尚未形成实用模型。

优化设计在工程实践中，追求设计结果的最优化，直是设计师们不懈努力奋斗不止的理想与目标，并在长期的设计实践中，产生了诸如进化优化直觉优化试验探索优化图解和数学分析优化等些优化策略与方法，而后到了世纪的年代初期又在最优化技术和计算机技术的发展的基础上逐渐形成与发展了优化设计，为工程设计人员提供了种易于实施的最优设计手段，以便在解决些复杂的问题时，能从众多的设计方案中找出尽可能的设计方案。

关于最优化的概念在机械设计中其实早已存在。

设计人员总是力图使自己的设计能得到结构最紧凑用料最省成本最低工作性能最好，即技术经济指标最佳的结果。

传统的设计方法往往是由设计人员做出几个候选方案，从中择其最优者。

这种传统的设计方法由于时间和费用的关系所能提供的方案数目非常有限，真正最优的方案常不在提供的这些候选方案之中因而要想取得个最优方案很不容易。

随着工程技术发展的迫切需要和电子计算机的出现与飞速发展，推动设计方法产生重大的变革。

机械优化设计作为种新的设计方法在年代迅速发展起来。

这种新的优化设计方法建立在近代数学规划论和计算机程序设计的基础上，能使项设计在。

定的技术和物质条件下寻求个技术经济指标最佳的设计方案。

其寻找最优设计方案的过程是在建立员优化的数学模型确定最优化方法并编制计算程序以后，在电子计算机上自动地进行逐步逼近和取得最优方案的。

机械优化设计愈来众多地应用于产品的设计中，如零部件的优化设计机构的优化设计工艺设备基本参数的优化设计分系统的优化设计等，都取得了较明显的技术和经济效果。

许多机构进行优化设计显著改善动力学性能提高运动精度机械结构设计应用优化设计方法较传统设计方法般可节省材料。

但是它在对内燃机典型零件气门弹簧的最优化设计中，般都是对其进行以质量最轻作为目标函数的单目标优化设计，而内燃机是在变化工况下工作的，作用在气门弹簧上的力也在不断变化，所