1、门锁片弹簧座，如图.。弹簧利用旋转扫描命令，获得内外弹簧的三维模型，如图.。摇臂利用拉伸命令，在草绘图上绘制出摇臂二维图形，经对称拉伸后获得摇臂的三维模型。如图.。图.锁片左弹簧座右图.内弹簧左外弹簧右图.摇臂推杆利用旋转命令获得推杆三维模型，如图.。图.推杆挺柱利用旋转命令获得挺柱的三维模型，如图.。图.挺柱凸轮轴利用拉伸命令得到凸轮轴，如图.。图.凸轮轴.建立装配图气门组在中新建组建，插入组建，元件装配。分别插入，气门锁片弹簧座内弹簧外弹簧。按照定的位置关系组装在起获得气门组，如图.。图.气门组摇臂组将摇臂和调整间隙螺栓装配到起，获得装配图。如图.。图.摇臂组总装配图将凸轮轴插入到组件图中，确定位置后将挺柱插入，挺柱在凸轮轴的正上方，挺柱底面与凸轮相切。再将推杆插入，推杆与挺柱相切并且在同轴线上。在京摇臂组插入，调整间隙螺栓与推杆相切，摇臂与凸轮轴相互垂直。插入气门组，气门组。

2、参数化功能定义实体零件及组装造型三维上色实体或线框造型完整工程图产生。另外常用的模块有概念设计实体装配板金造型和组装仿真等。另外，中还有些数据交换模块，实现与其他常用软件如等的数据交换。是美国机械动力公司．研制的可视化仿真分析软件，使用交互式图形环境以及部件库约束库和力库，建立三维机械系统参数化模型并通过其动力仿真分析和比较虚拟样机，提供最佳设计方案。仿真可估计机械系统的性能运动范围碰撞检测峰值载荷及计算有限元的载荷输入。的核心模块有.用户界面模块，它将简单的图标菜单交互式图形建模仿真计算动画显示曲线图处理和结果分析等功能集成在起.求解器，该模块自动形成机械系统的动力学方程，提供静力学运动学和动力学的解算结果.专用后处理模块，可以用来输出高性能的动画，各种数据曲线等。的功能扩展模块主要有.试验设计与分析模块.振动分析模块.液压系统模块等。还有些功能强大的专业模块如轿车模块和铁道模。

3、几何图形库约束和力力矩库，并且支持布尔运算，采用作为实体建模的核，支持和中所有的函数。除此之外，还提供了丰富的位移函数速度函数加速度函数接触函数样条函数力力矩函数合力力矩函数数据元函数若干用户子程序函数以及常量和变量等。自.版后，采用用户熟悉的界面系统和界面系统，从而大大提高了快速建模能力。在中，用户利用，可像用样方便地编辑模型数据，同时还提供了和工具包。设计研究实验设计及优化功能可使用户方便地进行优化工作。有自己的高级编程语言，支持命令行输命令和语言，有丰富的宏命令以及快捷方便的图标菜单和对话框创建和修改工具包，而且具有在线帮助功能。图.的界面.本章小结本章对计和软件进行了简单的介绍，计算机仿真设计已经成为机械工业行业的主流，计算机仿真可以缩短设计周期，减少设计成本。第章建模与仿真.实体建模气门利用中的旋转命令，根据气门的尺寸画出气门如图.。图.气门弹簧座锁片利用旋转命令，得到。

4、统动力学，古典的刚体力学分析力学和计算机技术的结合产生了多体系统动力学。多体系统动力学分为多刚体系统动力学和多柔体系统动力学。多刚体系统动力学已形成了比较系统的研究方法，主要的研究方法有牛顿欧拉方法拉格朗日方程法图论方法凯恩方法变分法等。多柔体系统动力学研究的方法有牛顿欧拉向量力学法拉格朗日方程分析力学法等。现在市场上有多种多体系统动力仿真商品化软件，主要有，。.虚拟样机强有力的工具．在建立虚拟样机过程中，必须建立产品的虚拟模型并对其进行动力分析。在三维建模软件中，作者采用，动力仿真软件采用。是美国参数化技术公司的三维设计软件，是套由设计至生产全面覆盖的机械自动化软件。基于单数据库参数化特征全相关的概念开发了，并已成为机械领域的标准。广泛用于机械设计模具设计加工制造设计并且能用于结构分析优化设计二维和三维的动态造型仿真设计及数据库管理等。软件包是该系统的基本部分，其中主要功能包括。

5、用带乘子的拉格朗日方程处理具有多余坐标的完整约束或非完整约束系统，导出以笛卡儿广义坐标为变量的运动学和动力学方程。.完整约束方程图.机械系统仿真步骤非完整约束方程式中，为系统动能为系统广义坐标列阵，广义力列阵，为对应于完整约束的拉氏乘子列阵，为对于非完整约束的拉氏乘子列阵。对于每个刚体列出个形如式的微分方程和相应的约束方程，并化简为阶微分方程组的初值问题，运用修正的迭代算法迅速求解。其求解数据流程如图.。图.求解流程图中的系统以数据库形式存储和管理，个典型的数据库文件包括构件运动副力输出视图等其逻辑结构如图.。图.数据管理流程图主要由三部分组成。另外还有若干专业模块等。这里主要介绍下模块。是系列产品的核心模块。它将简单的图标菜单鼠标点取操作与交互式图形建模仿真计算动画显示曲线处理结果分析和数据打印等功能完美的结合在起。其界面如图.。采用简单的分层方式完成建模工作，提供了丰富的零件。

6、在摇臂的下方，之间有.的调整间隙。单面组装完毕，同样原理组装另半，便可得到最终的总装配图。如图.。图.总装配图.将装配图导入利用和的接口软件将模型转换成文件。用菜单管理器，将总装配图进行设置。创建实体后在模型中创建所需的点，以便在软件中使用。用功能导出文件。软件文件打开软件，导入总装配图文件如图.。图.总装配图添加约束在凸轮轴摇臂上添加旋转约束，在挺住气门上添加直线移动约束，在挺住与推杆之间推杆与摇臂之间添加求约束。在两挺住与凸轮轴之间两气门与摇臂之间添加力。在气门与地面即刚体之间添加弹簧，凸轮轴处添加旋转驱动。如图.拓补图，其中为旋转福即刚体与凸轮轴之间添加旋转福为旋转直线副是凸轮轴与挺柱之间的约束为旋转副，挺柱与推杆之间的约束为旋转副，推杆与摇臂调整螺钉之间的约束为接触力，摇臂与气门之间的约束为直线移动副，大地刚体与气门之间的约束直线移动副，大地刚体与挺柱之间的约束为旋转移动。

7、块等。.用和开发虚拟样机的主要流程虚拟样机作为多体动力学和数字技术的设计平台，在定程度上有与物理样机相似的功能和真实度，虚拟样机利用精确逼真的数字模型表示物理样机的各组成部分及整个原型样机，虚拟样机可贯穿于整个设计过程。在概念设计阶段，利用虚拟样机技术从众多的设计方案中选择最佳的设计方案在设计细化阶段利用虚拟样机技术评定系统的稳定性和操作性，进行优化设计在设计验证阶段，利用虚拟样机代替物理样机，通过不同的输入，能够有效地观察系统的系列运动过程，对暴露出来的问题，查找原因并提出解决方法在样机试制阶段，可通过虚拟样机技术进行系统试验和性能演示。另外，也可用虚拟样机技术进行系统的故障诊断，进行工作状态再现。构造系统虚拟样机的主要流程如下.建立机构简图，进行运动方案设计.用建立三维模型，在环境中建.用模块将三维模型转换成机构模型也可用内部实体库存建立简单的机构模型.在工作环境中增加运动约。

8、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。

9、束和驱动，并建立需要观察的动力学参数.利用模块进行动力学分析.利用模块进行仿真结果的后处理，绘制曲线图.可以将以前物理样机的测试数据输入进行曲线绘制，并比较虚拟样机的曲线，从而验证所设计的方案.利用优化功能进行优化设计，满意后输出分析结果。.多体动力学软件随着虚拟样机技术,的发展，美国公司开发的软件是世界上最具权威性的，使用范围最广的虚拟样机仿真软件。传统的机械系统仿真过程如图.中的个步骤，将其中的这四个关键步骤自动化交互化，把机械系统仿真技术推到个新的高度，从而达到缩短产品开发周期降低开发成本提高产品质量及竞争力的目的。由于多体系统的复杂性，在建立系统的动力学方程时，采用系统独立的拉格朗日坐标将非常困难，而采用不独立的笛卡尔广义坐标比较方便。采用拉格朗日乘子法建立系统的动力学方程。它选取系统内每个刚体质心在惯性参考系中的三个直角坐标和确定刚体方位的三个欧拉角作为笛卡儿广义坐标，。

10、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。

11、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。

12、副，大地刚体与摇臂之间约束。通过加完约束后得到可仿真的模型。图.拓补图.配气机构多体动力学仿真结果及分析排气门的运动图.到图.为排气门升程速度加速度随曲轴转角的变化曲线。气门升程和速度曲线光滑，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。

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