彈簧有限元分析

1、氣門彈簧作用是使氣門自動回位關(guān)閉，并保證氣門與氣門座的緊密結(jié)合。另外還用于吸收氣門在開閉過程中各傳動零件所產(chǎn)生的慣性力，以防止各傳動件彼此分離而破壞配氣機構(gòu)正常工作。氣門彈簧承受著頻繁的交變載荷。為保證可靠地工作，氣門彈簧應(yīng)有合適的彈力、足夠的強度和抗疲勞強度。所以對氣門彈簧的剛-強度進行分析具有重要意義。為提高氣門彈簧的強度和抗疲勞強度以及防止共振和顫振現(xiàn)象，氣門彈簧越來越多地選用非線性變剛度螺旋彈簧，能有效的防止氣門彈簧共振的發(fā)生。與普通圓柱螺旋彈簧不同的是，變剛度圓柱螺旋彈簧的剛度隨載荷的增加而增加。目前,可以通過變節(jié)距、變中徑和變簧絲直徑三種方式來獲得變剛度圓柱螺旋彈簧。本文對某型號的

2、變節(jié)距螺旋彈簧進行了有限元分析。2模型建立某型號的氣門彈簧的CAD圖，如圖1所示，；二-:7七|PFI=?5C±t5(a幾何模型具體參數(shù)如圖(注：彈大材料為!在Pro-E中建立起彈簧的幾何模型，同時，為了更真實的模擬實際情況，還建立了彈簧底座的實體模型。根據(jù)CAD-CAE之間接口無縫導(dǎo)入ANSYSWorkbench用SOLID186單元剖分網(wǎng)格，進氣門彈簧的模型見圖2。biwors圖2氣門彈黃模型3邊界條件圖3氣門彈簧行程由于排氣行程較進氣行程小，所以這里只對進氣門彈簧的剛度和強度進行分析。在下彈簧座底面上約束所有線位移，在上彈簧座頂面上沿縱向施加強迫位移，對進氣門彈簧的剛-強度進行

3、分析。4有限元分析結(jié)果4.1 剛度分析22111-1(三匚0-WR電inhaustcomproasjanimw。wors圖4支反力隨技縮行程變化情亡通過圖4可以看出，隨著進氣門彈簧壓縮量的增加，彈簧的支反力是以非線性的形式逐漸增加的。這主要是考慮了彈簧的自接觸的因素，彈簧的剛度不是以線性的形式變化，而是以非線性的形式增加。4.2 強度分析730必NU“4倒釉e*M3曲了情LIr.LqwN近2T;Eq品tgin-JWiiah|ta-ipibUn由曙aTigiT事務(wù)收j潮107”1寸gm4011MIW4KJ4W*l，3IMAImaiYR91r«J9rMjetiMnIMMMCM/4M

4、87;“，rmZeJIUMijE”wa，no<圖6氣門彈簧在柱坐標系卜分別在X、Y和Z軸方向的正應(yīng)力云圖8000.0000.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.010time(s)圖7氣門彈簧在壓縮過程中隨時間的應(yīng)力變化曲線圖通過對應(yīng)力云圖5和6以及曲線圖7分析，可以看出氣門彈簧在軸向位移載荷的作用下，彈簧內(nèi)圈的應(yīng)力明顯大于外圈，兩端受到的應(yīng)力較小，且隨著時間的推移，也就是軸向載荷的增加，氣門彈簧受到的應(yīng)力是逐漸增加的。wors圖S氣門彈愛某時刻分別在XY平曲、YZ平面和ZX平面的剪強力云圖wars圖9氣門彈簧分別在XY平而、YZ平面和ZX平面隨時阿變化的呼應(yīng)力曲線圖經(jīng)查詢資料知SWOSC-V-JISG3561彈簧鋼的在簧絲直徑為3.4mm時的屈服極限在1860-2010(MPa)之間，由圖5可以看出，彈簧在最大變形處的等效應(yīng)力為720.55MPa,所以可以看出該彈簧是符合強度要求的。4結(jié)論通過有限元仿真分析可以看出，該彈簧是符合實際應(yīng)用的要求的，同時，利用ANSYSWorkbench軟件進