基于CAE汽车发动机滚子摇臂体设计与成型研究

【摘要】在顶置凸轮轴式配气机构的汽车发动机中,滚子摇臂是很重要的零部件之一,其作用是将凸轮轴传来的力改变方向传递到气门上,实现推开或关闭气门。发动机运转时,滚子摇臂的工作条件非常恶劣,摇臂在工作过程中承受很大的弯矩和周期性载荷,因此设计摇臂应具有足够的强度、刚度和寿命,在满足这些使用性能前提下还应具有较小的重量,以实现降低材料资源。摇臂体属于大批量生产件,因此还要考虑结构设计的可行性和成型的合理性。随着计算机辅助设计与制造技术的高速发展,本文根据有限单元法理论,采用Solidwork、ANSYS和DYNAFORM软件,对某款汽车发动机滚子摇臂体进行计算机辅助设计和分析。通过这种方法可以大幅度缩短开发周期,并且能节省大量的人力、物力、财力,为滚子摇臂体结构的改进和冲压工艺方案优化等提供必要的理论依据和性能预测,也为企业带来更大的经济效益和产品市场竞争力。本文主要研究内容：1、使用Solidworks软件完成滚子摇臂体的三维实体建模设计；2、分析了摇臂体的工作情况,利用ANSYS-Workbench软件对摇臂体进行静强度分析、模态分析、疲劳寿命分析,为摇臂体的结构改进提供依据；3、在保证摇臂体的使用性能前提下,对摇臂体结构进行改进,节省了材料,并在ANSYS-Workbench软件中验证改进后的结构的设计合理性；4、对改进后的摇臂体进行工艺分析,制定两种工艺方案,然后利用DYNAFORM软件分别对工艺方案进行冲压成形数值仿真,根据结果选择较合理的冲压方案,然后详细论述压边力及其模型圆角对其冲压成形的影响。通过分析研究可知摇臂体在满足使用性能条件下可以进行轻量化设计,在大批量生产中节省材料,达到降耗减排,同时验证了摇臂体结构的可制造性,从概念设计层面上防止了结构设计的不合理性,且通过模拟制定了摇臂体的合理冲压工艺方案。
【作者】张珂；
【导师】袁子洲；GiuseppeZen；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】发动机摇臂体；结构设计；板料成型；有限元；优化；

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