14_奇瑞_崔英杰_利用AVL EXCITE Timing Drive进行配气机构动力学分析
Excite Timing Drive 基础培训-齿轮传动
9
齿轮啮合参数
本单元 前单元 驱动数据 全局坐标系Y-Z,右手规则,原点 任意, X轴指向纸内,顺时针为正 齿轮质心相对位置 本轮 前轮 本从动齿轮 节圆 Y’ Z 节点 Y 前主动齿轮 节圆 Z’
D=z*mn/cosβ
先选择齿轮， 它与前一齿的 啮合数据可在 此填写
外径(齿顶圆直径)
齿数
转动惯量(绕自身轴)
GB1357-87标准模数常用系列 第一系 6.1 列模数 1 单位 (mm) 10
0.12 0.15 1.25 12 1.5 16 0.2 2 20 0.25 2.5 25 0.3 3 32 0.4 4 40 0.5 5 50 0.6 6 0.8 8
常见汽车变速器的法向模数(mm)
车型 微型、普通 级轿车 模数 2.25-2.75 中级轿车 2.75-3.00 中型货车 3.50-4.50 重型车 4.50-6.00
定义不同啮合力下的刚度变化系数10036018齿轮轴shge加载注意外载力矩的正负第一栏单位s第二栏单位dof456nmdof123n可调整外载力矩的正负times外载扭矩一个循环的数据长度若发动机2000rpm则凸轮轴一个循环的时间6020002006s19一周602000003s将36转成0015s00153600041667假设二谐次波动一周两次一次的长度0015s第一栏第二栏数据时间叠加在匀速上的驱动轴角速度波动实际时间实际时间实际时间实际时间sss数据时间数据时间数据时间数据时间变换因子变换因子变换因子变换因子转速波动变转速波动变转速波动变转速波动变换为换为换为换为rads36720015s003s2000rpm的2转速波动40rmin419rads运行设定曲轴转速波动如果要考虑强烈建议取自excitedesigner计算结果
10-运用Excite TimingDriver进行配气机构分析_江铃汽车苗瑞刚等
运用Excite Timing Driver进行配气机构分析苗瑞刚¹叶慧飞²（1.江铃汽车股份有限公司发动机开发部，南昌，330001 2.浙江大学车辆工程研究所，杭州，310027）摘要：本文运用Excite Timing Driver软件,对某柴油机配气机构的动力学和运动学特性给出了详细的分析方法和结果评价，并且对原凸轮型线存在的问题进行了优化，重新拟合了加速度曲线，改善了原气门升程曲线存在的问题，取得了很好的效果。
关键词：配气机构、动力学、运动学、凸轮型线优化主要软件：A VL Excite Timing Driver1 前言配气机构一般包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门、气门弹簧以及气门锁夹等零件，完整的配气机构还要包括发动机前端皮带、曲轴正时皮带轮、凸轮轴正时皮带轮、油泵正时皮带轮。
数字化仿真分析主要从以下方面进行2 配气机构动力学模型的建立及计算结果配气机构动力学计算是根据作用在弹性系统中各构件上的力的平衡关系，来考虑系统中的阻尼，间隙，脱离，落座等各种因素。
对整个配气机构的动力学特性进行评价。
2.1模型部件及参数部件刚度（N/m） 阻尼比 质量(kg) 挺柱（包含一半推杆） 7.68e7 0.03 0.1108 推杆（一半的推杆） 9.26e7 0.01 0.0475 摇臂(转换到凸轮一侧) 4.7e8 0.03 0.050525 阀杆 1.8e8 0.01 0.038033 阀面 1.6e8 0.02 0.070912 弹簧4.2e40.0050.06528表1 所需部件及参数建立的计算模型左图所示。
除了以上基本部件外，在建模过程中好要加入润滑控制单元、凸轮型线输入单元、相位控制单元、当量凸轮轴单元、轴承模拟单元及转速激励单元。
计算分时从800rpm 开始每隔400转计算一个工况。
2.2计算的主要结果P r e s s u r e a t C a m (P a )equiv. cam angle(deg)V e l o c i t y (m /s)equiv. cam angle(deg)图1凸轮与挺柱的接触应力 图2 各转速下气门的运动速度曲线由图2在各个转速下的气门运动速度曲线及图1典型转速下的凸轮与挺柱的接触应力曲线可知，原凸轮型线在缓冲段与上升段的过度段以及下降段的后半程，速度曲线波动较大，从而造成凸轮与挺柱的基础应力过大以及配气机构的振动加剧，使用寿命下降。
1006_EXCITE_Timing_Drive_Introduction
11/18/2011
6
概述 EXCITE Timing Drive建模步骤
1. 根据分析任务和结构系统的动力学工作状态，确定EXCITE Timing Drive仿真模型建立方案
2.
3. 4. 5. 6. 7.
启动EXCITE Timing Drive，插入单元并连接，定义力学耦合关系
单元数据输入：建立FEM / 力学计算等 连接刚度与阻尼等数据输入 定义发动机参数、外载工况等 定义数值仿真控制参数（起止时间，时间步长等） 后处理：二维曲线、三维动画等
概述
主要应用： ● 分析部件：凸轮、凸轮轴、径向/推力轴承、皮带、链条、张紧器、 齿轮等 ● 凸轮型线设计和修改(运动学)－满足气门升程、曲率、接触应力等 ● 单配气机构或整个正时驱动系动力学计算－如气门座力、轴承力、 弹簧力，以反映飞脱和反跳等现象
● 链条和皮带传动系－如张紧器分析，链条或皮带的受力和纵向振动
EXCITE Power Unit – Powerunit NVH Analysis – The Engine Simulation Copyright © 2010~2015, AVL AST CHINA
11/18/2011
16
常见模型简称
●
皮带与链条动力学
Belt and Chain Dynamics1个自由度)或宏单元模块(6个自由度)单元
● 采用有预紧力的弹簧/阻尼单元描述皮带与链
● 齿轮单元
● 质量点描述 ● 齿轮的描述可以考虑1个或6个自由度
● 可变啮合刚度与阻尼
● 变啮合刚度、啮合阻尼、侧隙等参数描述齿轮啮合 ● 齿隙与阻尼 ● 侧隙范围考虑可变阻尼
11/18/2011
11
22_Excite Timing Drive在发动机配气机构及链驱动正时系动力学分析的应用_奇瑞_刘波
轮链轴曲由力动，系轮链轴曲和系轮链轮凸为分可系动驱该，示所 图如系动驱时正链 。
动驱轴轮凸置顶双由构 机气配，动传链套衬用采系动驱时正，机油柴的门气六十程冲四缸四是的用采析分次本 系阀构机气配 图 系动驱链时正 图1 1 2。
大增应响力动的系动驱时正使 入引的系阀气配明表果结析分，况工际实拟模地实真能更型模使入引的系阀气配。
比对行进 果结的系动驱时正立独与果结的系动驱时正的后系阀气配入引将并 力励激的机整对系时正 ， 气配个整及学力动的动驱链注关要主，析分真仿学力动行进系动驱链时正气配对件软 的司公 利地奥用采文本，展发的件软真仿的业行各了进促展发的术技真仿机算计 。
件条要必供提等声噪和动振、性靠可、性济经、性力动的机动发为能也果结析分学力动的系 动驱时正气配，时同。
制控的气排进对成完以构机气配给输传力动的轴曲将是统系时正，构 机行执和制控的气排进机动发是构机气配，分部成组要重的机动发是系动驱时正气配AVL-ETD AVL件软用应要主 件软用应要主 ：件软用应要主 件软用应要主 字键关 字键关 动驱链、统系时正、构机气配：字键关 字键关 。
件条界边的需 必了供提析分的等 机整、系阀气配、统系时正为且而，据依了供提计设进改的件构的 统系时正及系阀气配为单不，果结算计种各到得算计的况工速转速匀过通。
算计真仿学力动 要摘 要摘 合联的系时正动驱链及构机气配行进机油柴款某对块模 的中件软 用应文本：要摘 要摘） 湖芜 徽安，院二究研程工机动发瑞奇（刘波AVL ETD 241009 NVH2. 链正时驱动系统及配气阀系结构介绍 链正时驱动系统及配气阀系结构介绍 驱动系统及配气阀系结构ETD1. 前言Excite Timing Drive 在发动机配气机构及链驱动正时系动力学分析的应用程升门气 图0.001 0.002 0.003 0 360 540及系阀气配察考，况工。
内围范力应可许在也力应触接臂摇与轮凸此因，制钢为都 臂摇与轮凸为因又，内围范的可许在也力受簧弹门气，求要足满程升态动门气，下速转定额 在出看以可示图从，果结算计的力应触接臂摇轮凸及力簧弹门气、程升门气的侧气排为别分 图到 图下以。
运用EXCITEDesigner对某发动机扭振进行分析
运用EXCITE Designer 对某发动机对某发动机扭振扭振扭振进行进行进行分析分析傅红良（上海柴油机股份有限公司 上海市军工路2636号）摘 要：运用EXCITE Designer 对某发动机曲轴扭振进行模拟分析，并与试验进行比对。
关键词关键词：：内燃机，扭转振动，计算和试验 主要软件主要软件：：A VL EXCITE Designer1. 前言发动机曲轴的扭振对发动机的使用性能和工作可靠性有不良的影响，当发动机达到某一转速时，加在曲轴上的周期变化的扭振与曲轴本身的扭转振动频率相同时，可能会产生扭转共振，曲轴扭转变形将大大超过正常值。
因此设计时如何避免发动机在工作范围产生明显的扭转振动和降低扭振的发生是发动机设计时必须考虑的问题。
A VL Excite Designer 软件是专门针对发动机初期设计时，对发动机轴系进行轴承分析、扭振分析和曲轴强度分析的有效软件，同时也可对现有机型进行校核和设计改进。
本文运用该软件对某发动机的扭振进行模拟分析并与试验对比，分析该机型扭振特征。
2. EXCITE Designer 模型根据发动机结构进行建模，模型都为简化模型，模型包括：活塞、活塞销、连杆、曲轴、整机模块，其中曲轴模型分解成连杆轴颈，主轴颈，各曲柄臂，平衡重，同时还附加了飞轮、减振器和定时齿轮，见图1。
EXCITE Designer 建立模型时采用的是扭振当量系统：集中质量－弹簧－阻尼系统。
并作相应的简化和假设。
图1发动机EXCITE Designer 模型其他输入参数：结构参数由图纸得到，在不同转速下的气缸压力曲线见图2。
3. 计算与结果3.1扭振系统模态和固有频率，见图3，其中一阶固有频率为106.8Hz 。
3.2自由端扭振振幅，对于六缸机而言，主要关注主谐次的扭振3、3.5、4.5、6，各谐次振幅随转速的变化情况见图4；在不同转速下扭振振幅随曲轴转角的变化情况见图5，可以看到扭振振幅稍大。
205_基于AVL EXCITE Designer整车传动系扭转模态分析_长安汽车_李晓峰等
基于A VL EXCITE Designer 整车传动系扭转模态分析李晓峰，马小英，何健，张磊，蓝军(长安汽车动力研究院 汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室，重庆，401120) 摘要：传动系的扭振问题是整车匹配的重点工作之一，为了避免产生齿轮敲击等噪声，需要对其扭转固有频率进行重点关注，保证扭转固有频率分布在合理的范围之内。
针对以上问题，本文以某款前置前驱整车传动系统为研究对象，利用AVL EXCITE Designer 软件创建一维仿真模型，计算了传动系的固有频率，并预测了双质量飞轮处的扭转共振。
通过分析，有效地验证了传动系的扭转特性，最终对双质量飞轮惯量和减振弹簧刚度的匹配及优化起到了一定的指导作用。
关键词：传动系；双质量飞轮；模态分析；临界转速 主要软件：AVL EXCITE Designer1. 前言随着汽车工业的发展，汽车NVH 性能日益受到人们的重视。
传动系扭转振动作为汽车结构振动及车内噪声的主要影响因素，已经在汽车项目开发过程中给予很大程度的关注。
尤其是传动系的扭转共振，更是在筛选离合器及减振器或双质量飞轮时就要预测并避免。
本文利用AVL EXCITE Designer 软件，创建整车传动系一维仿真模型，分析传动系双质量飞轮方案扭转模态，评判双质量飞轮方案是否满足传动系扭转振动要求。
2. 分析对象本文以某款前置前驱整车传动系为研究对象。
该整车搭载直列三缸涡轮增压汽油机、双质量飞轮及五档双离合变速器。
发动机及变速器相关参数如表1所示。
3. Designer 模型3.1 计算工况整车传动系模态分析需要计算变速器无预挂档五个档位工况、变速器预挂档五个档位工况和空挡怠速工况。
变速器无预挂档工况和预挂档工况搭建的模型一致，只是变速器各档位的等效转动惯量不同。
3.2 模型创建各档位工况及空档怠速工况的Designer 模型如图1、图2所示。
表1 发动机及变速器参数发动机参数冲程 缸径 连杆长度 额定转速 排量 81.8mm 72mm 137mm 5400rpm 1.0L 变速器速比1st 2nd 3rd 4th 5th 13.18817.04264.95573.72472.7922档位工况模型包含发动机、变速器、差速器及整车四个部分。
05_应用AVL软件对发动机的性能优化_奇瑞发动机李勤华等
应用AVL软件对发动机的性能优化李勤华、潘能琴奇瑞汽车股份有限公司，芜湖，241009摘要：本文利用BOOST软件搭建发动机（包括进排气系统）仿真基础模型，通过计算分析，以台架试验数据来校正模型，确保模型计算后的数据与台架实际数据误差不超过3%；以下是利用BOOST 软件对某三缸发动机的进气歧管、配气相位进行优化计算，并对发动机性能进行了预测。
并对BOOST 优化后的进气歧管进行FIRE计算分析。
关键词：发动机、进气歧管、相位优化、CFD主要软件：A VL BOOST、A VL FIRE1．前言从08年起国家全面提高汽车排放标准，09年调整汽车消费税政策，降低小排量乘用车的消费税率、今年6月1日倡导的“节能产品惠民工程”的政策、第三阶段的油耗实施方案可以看出我国在节能环保方面实施的力度和决心，各汽车企业为了不至于使自己在竞争的市场上被淘汰，提升发动机的性能、降低发动机的油耗是迫在眉睫的事情。
A VL公司开发的BOOST与FIRE软件，是发动机性能计算和优化中重要的开发工具，本论文是借助两种软件对所改型的发动机性能进行优化计算分析，用BOOST软件对发动机的进气系统和配气相位进行优化计算，为发动机性能开发方案的选择和试验验证提供依据，用FIRE软件对BOOST确定的进气系统（主要是进气歧管）宏观参数进行流量系数、均匀性分析，确保歧管具备最佳的结构形式。
因此，在产品开发和优化过程中，利用BOOST与FIRE对发动机的进、排气系统与配气相位进行优化，确保所开发的发动机具备最佳的动力性和经济性。
2．仿真热力学模型的搭建与校正2.1 发动机参数本文的研究对象是一台1.0NA三缸四冲程发动机，其发动机参数见表1：表1 发动机基本参数Arrangement type 72Bore[mm] 80Con_Rod_length[mm] 130Number of Cylinder 3FIRE order 1-2-3Compressor Ratio 10.2Inner valve seat diameter --intake[mm] 2X25mmInner valve seat diameter-- exhaust[mm]2X20mm93)Fuel Gasoline(RoN图1、 1D热力学仿真模型Lower heating valve 41800KJ/Kg2.2 热力学模型的搭建与校正应用A VL BOOST软件，根据整车进排气系统与发动机的参数搭建热力学仿真模型（图1），建模时主要选取的参数：整车进气和排气系统、发动机本体结构与几何参数、台架试验测得发动机数据、紊流试验台所测得的气道流量系数数据等等，并根据台架试验数据标定模型（图2）。
202_基于AVL-Excite的某动力总成整机结构振动预测_东风汽车_史来锋等
基于AVL-EXCITE的某动力总成整机结构振动预测史来锋张志明王江涛王伟民蔡志强（东风汽车公司技术中心 430056）摘要：本文建立了动力总成整机的有限元模型，通过耦合有限单元法和多体动力学方法，使用A VL-EXCITE建立了某动力总成的整机振动仿真模型，并进行了整机结构振动分析。
对计算结果与试验结果进行对比分析，证明了仿真模型的可信度，为后续的降噪优化提供了依据关键词：动力总成、振动计算、A VL-EXCITE主要软件：A VL EXCITE1前言汽车的NVH（Noise，Vibration，Harshness：噪声、振动与舒适性）性能日益受到消费者的关注和重视，市场对NVH的要求也越来越高。
对于整车NVH来说，动力总成是最主要的振动及噪声源，而由结构振动所引起的辐射噪声是动力总成噪声的主要来源之一，并且通过对动力总成的结构振动进行分析和优化，也是降低动力总成噪声的一个有效、直接和快速的方式。
国内外的研究人员对动力总成结构振动噪声的预测已经做了大量的研究工作，中低频的结构振动噪声预测方法已经趋于成熟。
并且对于国外汽车公司来说，动力总成结构振动计算普遍应用于整个产品的开发周期中，在设计阶段之初就开展了相关的工作。
所以动力总成的结构振动的预测分析是动力总成自主研发过程中非常重要和必要的工作。
本文通过建立某汽油机动力总成的三维有限元模型，运用Abaqus求解器进行模态缩减，并通过A VL-EXCITE Power Unit软件建立多柔体动力学模型进行整机振动计算，再使用Abaqus求解器进行数据恢复得到动力总成表面振动速度和加速度。
同时也开展了相关的试验工作，对振动加速度和速度进行了试验验证，验证了计算模型的精度和可信度。
2 整机振动的仿真分析流程图1 动力总成结构振动分析流程本文采用有限元加多体动力学的方法，对动力总成结构振动进行预测分析，其流程如图1所示。
3 分析对象及计算模型3.1 分析对象分析用发动机为一款1.6L 直列四缸自然吸气发动机，由于发动机的负荷较大，冲程较长，链壳等薄壁件辐射面积大等特点导致整机的NVH 性能较差。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
利用AVL EXCITE Timing Drive进行配气机构动力学分析
崔英杰刘波张璐
（奇瑞发动机工程研究二院试验与分析部，安徽芜湖， 241009）摘要：利用A VL Timing Drive建立某机型配气机构的单阀系模型，评价凸轮型线和配气机构各零件的动力学表现。
首先分析凸轮型线运动学，然后判断该配气机构是否会出现气门飞脱、反跳、弹簧并圈、液力挺柱失效、凸轮磨损等现象，评价气门动力学特性及本组型线的可行性。
关键词：发动机；配气机构；运动学；动力学
主要软件：A VL EXCITE Timing Drive
1. 前言
本文通过A VL EXCITE Timing Drive建立配气机构的单阀系仿真模型，继而对一组凸轮型线进行动力学分析，考察是否会出现气门飞脱、反跳、弹簧并圈、液力挺柱失效、凸轮磨损等现象，评价气门动力学特性及本组型线的可行性。
2.模型搭建
2.1 配气机构布置图
该机型采用双顶置凸轮轴，配气机构主要由凸轮、液力挺柱、指型摇臂、气门及气门弹簧等零件组成，摇臂几何尺寸由机构布置如图1确定。
图1 配气机构布置图
2.2 零件质量、刚度、阻尼参数值确定
各零件质量、转动惯量均从Pro/E三维数模中分析所得。
指型摇臂、气门杆、气门阀面的刚度按照培训教材推荐采用有限元方法计算，弹簧的刚度则由弹簧测力曲线用曲线拟合方法得到变刚度值。
零件相互之间相对阻尼，都采用培训教材中所推荐的值。
2.3 其他参数
缸内压力曲线、排气道压力曲线由BOOST提供，如图2、3。
图2 缸内压力曲线图3 排气道压力曲线
2.3 EXCITE Timing Drive模型建立
采用以上数据，建立A VL EXCITE Timing Drive单阀系分析模型，如图4。
图4 TYCON分析模型
3.计算结果分析
3.1 型线运动学分析
以该发动机超速转速，分析这组凸轮型线。
图5、6分别为进、排气气门的升程、速度、加速度曲线。
图5 进气运动学分析图6 排气运动学分析
1） 凸轮最小曲率半径，均满足运动学和机械加工要求。
2） 正加速度脉冲宽度
Kin=4.22，Kex=4.537，满足防振要求。
3） 气门弹簧裕度
进气型线为2.418，排气型线为22.813，满足运动学要求。
4） 丰满度
进气：开启段0.5294，关闭段0.5217；排气：开启段0.5334，关闭段0.5223。
3.2 气门动力学特性分析
图5 进气门动力学分析 图6 排气门动力学分析
3.3 气门弹簧动力学特性分析
图7 进气门弹簧受力分析 图8 排气门弹簧受力分析
3.4 液力挺柱分析
图9 进气液压挺柱分析图10 排气液压挺柱分析
3.5 气门落座力、凸轮与摇臂接触力及应力分析
图11 进气系统受力分析图12 排气系统受力分析
4. 结语
（1）通过EXCITE Timing Drive可以方便地设计出满足发动机性能的凸轮型线，同时可以形象地看出配气机构各零件的动力学表现。
（2）应用EXCITE Timing Drive对配气机构分析，可以有效缩短试验开发的时间与成本。
参考文献
[1] EXCITE Timing Drive user guide, A VL
[2] EXCITE Timing Drive用户培训手册。