弹簧有限元分析.docx

1前言气门弹簧作用是使气门自动回位关闭，并保证气门与气门座的紧密结合。 另外，还用于吸收气门在开闭过程中各传动零件所产生的惯性力，以防止各传动件 彼此分离而破坏配气机构正常工作。气门弹簧承受着频繁的交变载荷。为保证可 靠地工作，气门弹簧应有合适的弹力、足够的强度和抗疲劳强度。所以对气门弹 簧的刚-强度进行分析具有重要意义。为提高气门弹簧的强度和抗疲劳强度以及防止共振和颤振现象，气门弹簧 越来越多地选用非线性变刚度螺旋弹簧，能有效的防止气门弹簧共振的发生。与 普通圆柱螺旋弹簧不同的是，变刚度圆柱螺旋弹簧的刚度随载荷的增加而增加。 目前，可以通过变节距、变中径和变簧丝直径三种方式来获得变刚度圆柱螺旋弹 簧。本文对某型号的变节距螺旋弹簧进行了有限元分析。2模型建立某型号的气门弹簧的CAD图，如图1所示。在Pro-E中建立起弹簧的几何模型，同时，为了更真实的模拟实际情况， 还建立了弹簧底座的实体模型。根据CAD-CAE之间接口无缝导入ANSYSWorkbench。 用SOLID186单元剖分网格，进气门弹簧的模型见图2。几何模型Meih3边界条件Doqfe&<wor s图3气门弹簧行程由于排气行程较进气行程小，所以这里只对进气门弹簧的刚度和强度进行 分析。在下弹簧座底面上约束所有线位移，在上弹簧座顶面上沿纵向施加强迫位 移，对进气门弹簧的刚-强度进行分析。4有限元分析结果4.1刚度分析inhaust compfessinn (mri)war S图4支反力随压缩行程变化情睨通过图4可以看出，随着进气门弹簧压缩量的增加，弹簧的支反力是以非 线性的形式逐渐增加的。这主要是考虑了弹簧的自接触的因素，弹簧的刚度不是 以线性的形式变化，而是以非线性的形式增加。4.2强度分析7 px: Eurvdilirts'| Slrnh burit yIMPS Him 叫估 由w 编iM34dJt师蛔！2 Mkh图5气门弹黄最.AJ鼠紫姓的至焚1就8£母T：出一场心 处eS'jrtMi-r- raj mjii* 卯 m|2 I 住WX444 W Ipl&ra；'4i MM30171132W：1.F' ks*_j H5« "bTHte J就匚*W.Htfi L±A4ZL>-1-LOO* 刑加MJ!.冲由M« 皿不 驻w 四a 网蹈匕图6 气门弹箕隹柱坐标系下分别在X、Y和7轴万向的正陋力云图W wor s图7弋门弹黄在用端过程中随时闾的魔力查化曲线图通过对应力云图5和6以及曲线图7分析，可以看出气门弹簧在轴向位移 载荷的作用下，弹簧内圈的应力明显大于外圈，两端受到的应力较小，且随着时 间的推移，也就是轴向载荷的增加，气门弹簧受到的应力是逐渐增加的。 on-driirir:»r.-rf：< r OCd1«：:'»»-n：皿网曜U* Mi3*tj Sferra2H枷33X1H Mm皿日：占打占E59-I#心弟 1牌倒展曲Mln询，ULJ?M 是1 Nmwor s气门弹簧某时刻分别在XY平廓、YZ平面和ZX平面的聘应力云图O.MO C.001 O.OO2 0.003 0.004 C.005 0.006 0-.007 O.Mfl 0.0D9 0.010 time (s)图9气门弹簧分别在XY平际YZ平所和ZX平而随时间变化的葬应力曲线图经查询资料知SWOSC-V-JISG3561弹簧钢的在簧丝直径为3.4mm时的屈服 极限在1860-2010（MPa）之间，由图5可以看出，弹簧在最大变形处的等效应力 为720.55MPa，所以可以看出该弹簧是符合强度要求的。4结论通过有限元仿真分析可以看出，该弹簧是符合实际应用的要求的，同时， 利用ANSYSWorkbench软件进行仿真计算，解决了以往通过实验测试所带来的周期 长、费用高等缺点。(£.巨J图9气门弹簧分别在XY平仰L YZ平所和ZX平而随时间食'化的辨应.力曲线图如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合!