1005_EXCITE_Timing_Drive_Basic_Training_Timing_Drive_Dynamic

Ren Haijun haijun.ren@avl.com www.avl.com ADVANCED SIMULATION TECHNOLOGIES 基础培训教程 – 凸轮轴正时模型 EXCITE Timing Drive Dynamic EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 2 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 阀系结构分析流程：Single Valve Train (SVT) 凸轮型线的 设计和修改 运动学校核 SVT动力学分析 结构参数优化 OK? OK? YES NO YES NO 模型 应用单质量或双质量模型 输入总刚度、阻尼和质量等属性 应用多体动力学模型 输入各质点的质量、刚度、阻尼、 摩擦等属性 目标 满足热力学性能的要求 动力学性能校核 边界条件 产品耐久性、疲劳 动力学限制（受力、速度等）、耐久性、疲劳 和噪声 计算时间 Seconds 1~2min per Engine Speed EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 3 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 阀系结构分析流程：TTD + Camshafts + Simple Timing Drive TTD + Camshafts + Simple Timing Drive动力学分析 结构参数优化 OK? YES NO 模型 ● 上一流程 SVT模型 ● 轴模型 ● 简易皮带链条模型（纵向特性） ● 详细皮带链条张紧单元 目标 ● 动力学评价 ● 校核设计变量 ● 为EXCITE Power Unit的NVH分析获得边界条件 边界条件 动力学要求（受力、运动等） 计算时间 全转速范围需要2～3小时 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 4 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 阀系结构分析流程：TTD + Camshafts + Simple Timing Drive 详细皮带链条模型动力学分析 结构参数优化 OK? YES NO 张紧器调整 模型 ● 上一流程 SVT模型 ● 轴模型 ● 详细皮带链条张紧单元 目标 ● 动力学评价（包括高阶效应） ● 为EXCITE Power Unit的NVH分析获得边界条件 边界条件 动力学要求（受力、运动等） 计算时间 各转速范围需要2～3小时，低转速计算时间较长 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 5 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 整阀系模型 58 Valve Stem_3_2 51 Valve Stem_3_1 44 Valve Stem_3 45 Valve Spring_3 59 Valve Spring_3_2 52 Valve Spring_3_1 53 Cam Contour_3_1 46 Cam Contour_3 60 Cam Contour_3_2 47 Finger Follower C S 61 Finger Follower_2 C S 54 Finger Follower_1 C S 55 Valve Face_3_1 62 Valve Face_3_2 48 Valve Face_3 63 Connection Shaft Valve Train_2 56 Connection Shaft Valve Train_1 49 Connection Shaft Valve Train 57 Rigid Ground_1 50 Rigid Ground 64 Rigid Ground_2 37 Cam Contour_2 30 Cam Contour_123 Cam Contour 31 Pressure at Cam_124 Pressure at Cam 38 Pressure at Cam_2 32 Tappet_1 39 Tappet_225 Tappet 40 Valve Stem_233 Valve Stem_126 Valve Stem 27 Valve Face 34 Valve Face_1 41 Valve Face_2 42 Valve Spring_2 35 Valve Spring_1 28 Valve Spring 36 NRFV_1 43 NRFV_229 NRFV 1 SHAF1 2 SHAF2 3 SHAF3 4 SHAF4 5 SHAF5 6 SHAF6 7 SHAF7 8 SHAF8 9 SHAF9 10 SHAF10 11 SHAF11 12 SHAF12 13 SHAF13 14 SHAF14 15 SHAF 16 Camshaft Pulley S B 17 SRBS 18 SRBS1 19 SRBS2 20 SRBS3 21 SABS 22 RotExc 65 Crankshaft Pulley R 摇臂结构排气单阀系 平面挺柱结构进气单阀系 简易皮带 凸轮轴及轴承 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 6 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA EXCITE Timing Drive建模过程 ● 全局坐标系：右手定则 ● 𝑥 旋转轴，常由前端指后端为正 ● 𝑧 轴垂直向上 ● 𝑦 轴右手定则确定 ● 初始条件：曲轴第一拐朝上时，确定第一缸凸轮配气相位（V型机需特别注意相位问题） ● 建立并分析进 / 排气单阀系模型（以第一缸相位为准），存为用户模块或直接拷贝 ● 调入进 / 排气单阀系模块，并复制 ● 建立凸轮轴，定义轴段数据 ● 确定各缸配气相位（发火顺序） ● 建立立皮带 / 链条驱动模块 ● 合并成整个正时驱动系 ● 施加驱动和外载 ● Simulation和Result Control，进行计算 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 7 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 凸轮轴建模 ● 凸轮轴可用以下两种方式建立： ● 使用多个简易轴段建立凸轮轴 ● 使用宏单元建立凸轮轴 1 SHAF1 2 SHAF2 3 SHAF3 4 SHAF4 5 SHAF5 6 SHAF6 7 SHAF7 8 SHAF8 9 SHAF9 10 SHAF10 11 SHAF11 12 SHAF12 13 SHAF13 14 SHAF14 15 SHAF 1 In_CamShaft 1 C.4 5 C.8 9 C.12 13 C.18 19 C.20 2 C.6 C.10 C.14 21 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 8 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – 轴段单元SHAF / SHPU ● 凸轮段、轴承段、轴段：分别用SHAF ● 皮带轮轴段 / 链轮轴段：用SHPU ● 各段为一集中质量点，有6个自由度（质量和惯量） ● 可根据x轴向位置，将本轴段与前轴段相连，考虑: ● Y和Z向弯曲 ● X向扭转 ● X向拉伸 / 压缩 ● 可以考虑弯曲和扭转振动 ● 连接特性填在本轴段中（橙色箭头所指） 轴承段 凸轮段 轴段 凸轮段 轴承段 径向轴承 推力轴承 旋转驱动 驱动轴 发火顺序 1 SHAF 2 SHPU 1 SHAF 2 SHPU 1 2 3 4 5 6 7 注意：连接各单元时须沿着X轴方向建 模，即说𝑋坐标位置小的单元是前单元 1 CAM1 2 Bearing1 3 CAM2 4 SHAF1 5 CAM3 6 Bearing2 7 CAM4 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 9 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – 轴段单元SHAF / SHPU 1 SHAF 2 SHPU 后连接：SHAF / SHPU / SHGE / SABS / SRBS / TRBE / CONN / NRFV 前连接：SHAF / SHPU / SHGE 1 SHAF 本轴与前轴间 本轴段 绕旋转轴惯量 绕垂直轴惯量 包括该轴段处的所有 质量，如轮盘质量 𝐶𝑜𝐺 𝑑𝑎 𝑙 𝑑𝑖 𝒙 𝒛 4 32 xxI D l   本轴段惯量(实心) 2 2 23( ) 48 4 zz D I D l l    质量和惯量：本轴段 本轴段 本轴段 前段 本轴与前轴段连接：填在本轴段模块中 传递力及力矩的结果为本轴段的结果 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 10 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – 轴段单元SHAF / SHPU 1 SHAF 2 SHPU Shaft Properties - Elasticity 每段轴相对阻尼 剪切面积率 弹性模量E 剪切模量G=E/2(1+v), v泊松比 实心0.9 考虑弯曲和扭转刚度 COG 1 𝑥 𝑦 COG 2 前轴段 本轴段 l1 l2 l 质心 质心 质心间距 A1=d2/4 横截面积 A2 横截面积 各轴段阻尼：整轴由𝑛段组成（串连），则每轴段 的相对阻尼为 其中：𝐷为整个轴材料相对阻尼，可取𝐷 = 0.01 等效截面积： ● 若为锥形轴，分成多段， 分别取平均半径和质心间距 等效截面2阶截面矩（绕𝑦, 𝑧抗弯2阶截面矩,绕x抗 扭2阶截面矩） 实心/空心圆柱2阶截面矩 绕𝑦和𝑧轴（抗弯 ） 绕𝑥轴（抗扭 ） DnDShaf  2 2 1 1 21 A l A l ll Aequ    2 2 1 1 21 xx x I l I l ll I      64 44 ia zy dd II      32 44 ia x dd I    1 2 3 4 5 6 1 2 5 6 5 6 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 11 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – 轴段单元SHAF / SHPU 1 SHAF 2 SHPU 皮带轮与轴的连接： ● 连接扭转刚度：考虑带轮与轴间的连接 形式、连接表面质量等。 ● 抗扭2阶截面矩约缩小为： ● 螺钉连接40% ● 螺栓连接50% ● 锥形连接70−80% ● 压力装配80−90% ● 弯曲特性：受连接方式的影响较小 剪切面积率       2 2 2 2 2 1220167 116                                       a i a i a i SA d d d d d d r   6 4 • 𝑟𝑆𝐴 剪切面积比 • 𝜈 泊松比 • 𝑑𝑖 轴内径 • 𝑑𝑎 轴外径 对于实心轴 887.0SAr3.0 CoG da l di x z y EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 12 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – 轴段单元SHAF / SHPU 可选：考虑凸轮质心 1 SHAF 2 SHPU *C ● 凸轮质心的偏心量 ● 若柴油机凸轮质心偏心较大，需考虑凸轮质心偏心 产生的离心力影响 ● 全局坐标下（𝑦 − 𝑧坐标系第一曲拐朝上），凸轮质 心位置 ● 建议：用3D模型直接获得精确值 ● 估算：带凸轮的SHAF单元，偏出基圆的面积造成 的偏心量为 * 4 3 a b C     其中： 𝑏 −基圆半径 𝑎 −基圆半径+最大升程 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 13 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 29 NRFV 数据输入 – Connection Shaft-Valvetrain 29 NRFV 后连接：CDAT 前连接：SHAF / SHPU 𝐶𝑟𝑎𝑛𝑘 𝐴𝑛𝑔𝑙𝑒 超前 +Crankdeg Crankdeg 落后 -Crankdeg 计算气门曲线 实际排气门升程 实际进气门升程 ● 凸轮型线数据：来自于CAM Design（或图纸），必须0～360𝐶𝐴𝑀𝑑𝑒𝑔 ● CAM Design中可知，该凸轮型线产生的计算气门最大升程点位置 ● 实际气门 与计算气门 最大升程点的相位差（超前为正） EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 14 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Connection Shaft-Valvetrain 配气相位：实际气门比计算气门落后（负）140𝐶𝐴𝑀𝑑𝑒𝑔，故凸轮数据 向后偏移 发火顺序（1-2-3）：第一缸0𝐶𝐴𝑀𝑑𝑒𝑔；第二缸落后（负）120𝐶𝐴𝑀𝑑𝑒𝑔；第三 缸落后（负）240𝐶𝐴𝑀𝑑𝑒𝑔 实际进气门 最大升程点 计算气门数据 落后-140 第一缸换气上止点 第一缸燃烧上止点 29 NRFV 29 NRFV 1 CDAT1 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 15 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Connection Shaft-Valvetrain 29 NRFV 载荷数据时间偏移量 从动件运动方向 一般是凸轮中心到基 圆接触点的单位矢量 凸轮中心到基圆接触 点的距离矢量 发火顺序 发火顺序：第一缸为0CAMdeg，其它各缸按发火 落后角度（负数） 若外载曲线施加在排气阀门上，须定义其时间偏 移量（如：缸压曲线从燃烧上死点开始，则第一 缸载荷数据偏移0秒，其它各缸按转速和发火落 后角度推算） 1 2 3 4 1 2 ● 凸轮中心为坐标原点 ● 定义基圆接触点的距离和方向 距离：𝑦和𝑧方向，主要是描述与凸轮轴的 相对运动方向，能够正确加入轴承负载 从动件方向：单位矢量 3 4 𝑧 𝑦 摇臂 基圆 摇臂与凸轮接触点 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 16 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Connection Shaft-Valvetrain 29 NRFV 在EXCITE Timing Drive中所有应用相位的单元说明 1 CDAT1 29 NRFV 对于定义的相位关系计算结果中： 凸轮型线的相位 = - - 气门压力曲线的相位 = - + 1 2 3 4 1 2 3 4 3 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 17 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 66 SRBS4 数据输入 – SRBS / SABS / TRBE 后连接：无 前连接：SHAF / SHPU / SHGE 66 SRBS4 1 1 2 2 3 3 3 3 4 支承结构刚度（接触部分刚度串连）： ● 径向轴承刚度：受支座形式的影响，建议有限元 计算。缺省值为1 × 109𝑁/𝑚。 ● 止推轴承刚度：受止推形式的影响，对动力学计 算影响较小。可取缺省值5 × 108𝑁/𝑚。 径向轴承中，计算液体动力润滑。负数时（无数据时） 程序不考虑润滑。 不选择时：计算液体动力润滑，得到摩擦力矩。 选择时:用摩擦系数计算摩擦力矩，常不计 轴承孔径＝轴颈+2*半径间隙 半径间隙/半径 瓦宽径比=宽/直径 常不计 1 3 4 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 18 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 2 SABS 数据输入 – SRBS / SABS / TRBE 2 SABS 3 TRBE 后连接：无 前连接：SHAF / SHPU / SHGE 后连接：无 前连接：SHAF / SHPU / SHGE 接触阻尼-与轴承材料和接触状况有关： 其中：D - 相对阻尼系数：一般径向轴承0.2，止推轴承0.07 m (kg) – 被支承部分的轴段质量＝整轴质量/径向或止推轴承数 c (N/m) – 该方向的结构刚度 止推轴承－边缘阻尼：止推片/轴段无接触时，考虑缝隙中机 油阻尼特性 滚动轴承－间隙区阻尼：轴段/滚子/轴承圈无接触时，程序使 用的阻尼 2d D mc (Ns / m) 2 2a r 轴向和径向变形方向矢量(m)： 范围[1.E-9/∞]， 对球轴承Axial=0, Radial=1m 轴向间隙 可取：边缘阻尼＝接触阻尼 常不计 常不计 半径间隙 可取：＝接触阻尼 注意： ● 该元件是无质量单元 ● 表示凸轮轴和机体的连接（ 刚度和阻尼） ● 计算结果包括 ● 最小油膜厚度 ● 最大油膜压力 ● 摩擦扭矩 ● 液力计算公式应用的是 sommerfeld的函数 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 19 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA TTD结果分析与评价 ● 检查配气相位是否正确： ● 获得正确的凸轮轴力、扭矩和弯矩等 ● 注意：相位单元控制从凸轮到气门（包括载荷）的所有相位 ● 检查凸轮轴、传动轴和轴承位置 ● XYZ方向的移动：在正常的轴承间隙内 ● 旋转速度：平稳的动态旋转 ● 传动对凸轮轴的影响 ● 传动速比和传动方向要正确 ● 包括张紧力（预紧＋动态）、扭矩等 ● 计算整个发动机转速 ● 如果凸轮轴有共振，可能改变配气相位、使飞脱和反跳加剧 ● 皮带传动的固有频率也不高 ● Result control中自动画出随转速的变化曲线 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 20 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA TTD结果分析与评价 ● 阀系分析 ● 飞脱临界速度 ● 弹簧振动与共振 ● 气门落座速度/气门反跳、液压间隙调节器特性 ● 与名义升程的偏差 ● 驱动分析 ● 链轮 / 带轮 / 轴的角速度波动 ● 动态传递特性 ● SVT / SVT及SVT / 凸轮轴相互作用 ● 链、皮带 / 凸轮轴相互作用 ● 链 / 皮带驱动中的动态力 ● 链 / 皮带驱动共振 ● 一般的链 / 皮带张紧器的建立 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 21 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA TTD结果分析与评价 ● 阀系正常气门升程，避免飞脱和落座反跳（单 阀系的所有内容） ● 驱动系运行平稳（皮带、链条或齿轮），避免 轴的弯曲与扭转振动共振。检查链轮 / 带轮 / 轴的角速度波动 ● 凸轮轴刚度和固有频率足够 ● 动态传动特性 ● SVT / SVT及SVT / 凸轮轴相互作用 ● 链、皮带 / 凸轮轴相互作用 ● 皮带与链动态驱动力，受凸轮轴系载荷影响， 要求凸轮力矩平稳 ● 轴承力（径向和止推轴承） EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 22 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA TTD结果分析与评价 ● 检查气门升程 ● 正确的配气正时，各缸均考虑 ● 满意的气门升程，各缸均考虑 ● 检查气门速度和落座力 ● 各缸落座速度光滑，速度不大 ● 各缸是否出现反跳等 进气门落 座反跳 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 23 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA TTD结果分析与评价 检查转速波动 ● 转速波动正常 径向轴承力 ● 阀系噪声激励因素之一 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 24 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA TTD结果分析与评价 示例 – 凸轮轴结果 58 Valve Stem_3_2 51 Valve Stem_3_1 44 Valve Stem_3 45 Valve Spring_3 59 Valve Spring_3_2 52 Valve Spring_3_1 53 Cam Contour_3_1 46 Cam Contour_3 60 Cam Contour_3_2 47 Finger Follower C S 61 Finger Follower_2 C S 54 Finger Follower_1 C S 55 Valve Face_3_1 62 Valve Face_3_2 48 Valve Face_3 63 Connection Shaft Valve Train_2 56 Connection Shaft Valve Train_1 49 Connection Shaft Valve Train 57 Rigid Ground_1 50 Rigid Ground 64 Rigid Ground_2 37 Cam Contour_2 30 Cam Contour_123 Cam Contour 31 Pressure at Cam_124 Pressure at Cam 38 Pressure at Cam_2 32 Tappet_1 39 Tappet_225 Tappet 40 Valve Stem_233 Valve Stem_126 Valve Stem 27 Valve Face 34 Valve Face_1 41 Valve Face_2 42 Valve Spring_2 35 Valve Spring_1 28 Valve Spring 36 NRFV_1 43 NRFV_229 NRFV 1 SHAF1 2 SHAF2 3 SHAF3 4 SHAF4 5 SHAF5 6 SHAF6 7 SHAF7 8 SHAF8 9 SHAF9 10 SHAF10 11 SHAF11 12 SHAF12 13 SHAF13 14 SHAF14 15 SHAF 16 Camshaft Pulley S B 17 SRBS 18 SRBS1 19 SRBS2 20 SRBS3 21 SABS 22 RotExc 65 Crankshaft Pulley R 除了上述的凸轮轴角位移，反映凸轮轴扭转变形对阀系开启和关闭的影响，还有一些其它的结 果需要分析和考虑。下图是某发动机阀系模型EXCITE Timing Drive模型，后端为悬臂结构。 悬臂结构 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 25 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA TTD结果分析与评价 示例 – 凸轮轴结果 上图为计算得到的两径向轴承间各轴段质心随凸轮 转角变化的弯曲变形曲线。表明：跨距内两方向的 弯曲变形基本在14微米内，轴向轨迹的偏移量也基 本在14微米的范围内，考虑到轴承支撑刚度和所取 的轴承间隙，该段的工作是正常的。 将左图整理后得到以上曲线，当弯曲变形较大时， 凸轮轴后段处于弯曲状态。由于后端为悬臂结构，Z 向产生了超过30微米的弯曲变形，可通过检查气门 落座、凸轮和摇臂飞脱等结果，来检查后端弯曲对 阀系工作的影响。 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 26 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA TTD结果分析与评价 示例 – 凸轮轴结果 各凸轮轴承的随转速变化的最大轴承载荷。其中最后的凸轮轴承载荷达3300N，单位 平均载荷达4.3N/mm^2。许用单位载荷应考虑到材料类型（如铝合金机体）、润滑条 件和机油温度等综合因素。与带轮或齿轮靠近处的轴承分析，必须建立整体的传动模 块后进行分析处理。轴承力也是摩托车用凸轮轴滚动轴承选型的重要依据。 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 27 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA TTD结果分析与评价 示例 – 凸轮轴结果 进一步的有限元强度分析 ● 计算方法：瞬态应力分析，Direct Transient Response求解器，如NASTRAN SOL109 ● 有限元模型：整个凸轮轴或其中一部分，在加载和约束截面上做RBE2，独立点于旋转轴 心线上。主要包括凸轮段、轴承段、整轴前/后的负载段 Section 1 Section 1 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 28 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA TTD结果分析与评价 示例 – 凸轮轴结果 ● 载荷边界条件：凸轮段、整轴前 / 后的负载段上，施加由EXCITE Timing Drive得到的力/力 矩的时间序列（比如每5Cam deg一个数据，共360Cam deg，Simulation Control中填入负 值如-5）。 ● 约束边界：可以用多种方法。一般可以：在径向/止推轴承的轴颈处，施加各方向的弹簧单 元，其刚度与TYCON中设定相同。计算结束后可检查弹簧力是否与EXCITE Timing Drive 计算的轴承力相同 F o rc e [N ]/ T o rq u e [ N m ] 58 Valve Stem_3_2 51 Valve Stem_3_1 44 Valve Stem_3 45 Valve Spring_3 59 Valve Spring_3_2 52 Valve Spring_3_1 53 Cam Contour_3_1 46 Cam Contour_3 60 Cam Contour_3_2 47 Finger Follower C S 61 Finger Follower_2 C S 54 Finger Follower_1 C S 55 Valve Face_3_1 62 Valve Face_3_2 48 Valve Face_3 63 Connection Shaft Valve Train_2 56 Connection Shaft Valve Train_1 49 Connection Shaft Valve Train 57 Rigid Ground_1 50 Rigid Ground 64 Rigid Ground_2 37 Cam Contour_2 30 Cam Contour_123 Cam Contour 31 Pressure at Cam_124 Pressure at Cam 38 Pressure at Cam_2 32 Tappet_1 39 Tappet_225 Tappet 40 Valve Stem_233 Valve Stem_126 Valve Stem 27 Valve Face 34 Valve Face_1 41 Valve Face_2 42 Valve Spring_2 35 Valve Spring_1 28 Valve Spring 36 NRFV_1 43 NRFV_229 NRFV 1 SHAF1 2 SHAF2 3 SHAF3 4 SHAF4 5 SHAF5 6 SHAF6 7 SHAF7 8 SHAF8 9 SHAF9 10 SHAF10 11 SHAF11 12 SHAF12 13 SHAF13 14 SHAF14 15 SHAF 16 Camshaft Pulley S B 17 SRBS 18 SRBS1 19 SRBS2 20 SRBS3 21 SABS 22 RotExc 65 Crankshaft Pulley R EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 29 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA TTD结果分析与评价 示例 – 凸轮轴结果 ● 瞬态应力结果 ● 结果处理：整轴扭转或弯曲的情况、圆角应力集中处的应力。输出随凸轮转角变化 的应力曲线后，可计算安全系数。 S tr e s s [ M p a ] EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 30 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 1 Shaft 数据输入 – Macro Element – Shaft Modeler 1 Shaft 后连接：CLUB / HLAT / HLCT / FIFH / FIFO / SDME / MASS 前连接：SHAF / SHPU / SHGE EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 31 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Macro Element – Shaft Modeler 1 Shaft EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 32 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Macro Element – Shaft Modeler 1 Shaft 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Model Rotation Axis X 注意：建模时注意旋转方向 凸轮轴分成为多少个轴段的标准： 尽可能准确地描述凸轮轴的弯扭特征 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 33 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Macro Element – Shaft Modeler 1 Shaft 外部连接点 专用单元，常用 通用单元 0.01×段数 输入转速及波动 轴段 阶梯轴 左大右小 左小右大 锥形轴 外锥左大右小 内锥左大右小 外锥左小右大 内锥左小右大 偏心单元 凸轮 凸轮 平衡重 平衡重 盘类单元 飞轮 皮带轮 齿轮/链轮 用户自定义单元 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 34 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Macro Element – Shaft Modeler 1 Shaft 坐标系须前后保持一致 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 35 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Macro Element – Shaft Modeler 1 Shaft 16 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 36 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Macro Element – Shaft Modeler 1 Shaft 16 凸轮轴段总质量 相对质心的惯量 偏心角度（极坐标） 相对质心在旋转轴投影点的惯量 凸轮参数直接输入 根据基圆尺寸自动计算，忽略 凸轮桃尖形状 绕旋转轴转动惯量 绕径向转动惯量 绕切向转动惯量 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 37 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Macro Element – Shaft Modeler 1 Shaft 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 装配 不平衡分析，质量、惯量、质 心等结果 显示装配后状态 模态分析 显示模态分析结果 将装配后结果传递 为Timing Drive产生整轴模型 显示 质量计算 标记 强行将凸轮轴沿轴向移动（不推荐使用） EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 38 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Macro Element – Shaft Modeler 1 Shaft 2 不平衡计算的公式： ● 静不平衡性 𝑚表示曲轴总质量 𝑟𝑐表示旋转轴到曲轴质心的最小距离 ● 动不平衡性 𝑒表示旋转轴的单位向量 s cU m r   1 2 3 T e e e e   d x cU e J e    3 2 3 1 2 1 0 0 0 x e e e e e e e             xx xy xz C xy yy yz xz yz zz J J J J J J J J J J              EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 39 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Macro Element – Shaft Modeler 1 Shaft 3 模态个数，常𝟕～𝟏𝟐，前𝟔个是刚体模态 5 单击即可显示相应模态振型 EXCITE Timing Drive Basic Training Timing Drive Dynamic 40 05/18/2012 Copyright © 2012, AVL AST CHINA 数据输入 – Macro Element – Shaft Modeler 1 Shaft 宏元件的结果 标准元件结果：包括位移、速度加速度、受力及应力 一些特殊的用户定义结果