案例分享-摩托车发动机气门设计改进
摩托车制造商希望通过减少进气口周围的积碳来减少发动机故障。通过凸轮轴的旋转运动打开进气门以防止积碳，在高转速下，气门旋转良好；然而，在低转速下，气门的不充分旋转会造成积碳问题。因此，在低转速下使用时，进气口周围可能有大量积碳，进而可能导致发动机故障。通过RecurDyn仿真确定了触发气门旋转的关键因素是气门的接触面形状，然后，进一步通过RecurDyn验证改进的气门接触面形状，确保气门在低转速下也能充分旋转，从而避免形成积碳。
Customer Challenges面临的挑战
采用物理样机进行试错设计改进需要半年以上的时间。
通过试验测量和监测气门的旋转非常困难。
传统CAD软件很难完成复杂接触行为的仿真。
必须以合理的时间和成本完成气门接触面形状的改善。
Solutions解决方案
采用专业的多体动力学仿真软件进行快速建模、仿真。
利用强大的接触算法进行快速、精准仿真。
相较于繁琐的物理测量和监控，采用便利的结果可视化手段。
定量评价接触面形状的影响，通过轨迹线显示可视化验证气门的旋转行为。
Process流程
① 创建用于复现、验证气门旋转的MBD模型，模型包含接触、弹簧、凸轮等元素。
② 设置各感兴趣的rpms工况，并运行仿真。
③ 分析在不同速度下的气门转动情况。
④ 分析不同接触面形状下的气门转动情况。
Key Technologies for Analysis关键技术
- 多体动力学仿真快速模拟不同形状、不同rpms工况的多个模型。
- 非线性接触算法快速、准确地计算复杂几何形状的接触。
- 显示轨迹，直观验证气门的旋转运动。
Outcomes成效
- RecurDyn正确地复现了凸轮轴不同rpms情况下的气门转动。
- 仿真验证了新接触面形状的气门性能。
- 仿真结果为新型发动机进一步的设计改进提供了指导。
