弹簧有限元分析.docx

文档介绍：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
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(a＞几何模型
具体参数如图(注：弹大材料为!
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。
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图2气门弹黄模型
3边界条件
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
刚度分析
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图4支反力随技缩行程变化情亡
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。
强度分析
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图6气门弹簧在柱坐标系卜分别在X、Y和Z轴方向的正应力云图
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