孙先国，刘浩，倪计民

（1．同济大学汽车学院，上海200092；2．舍弗勒集团发动机部，上海201804）

有限元弹性动力分析与优化在某气门机构中的应用

孙先国1,2，刘浩2，倪计民1

（1．同济大学汽车学院，上海200092；2．舍弗勒集团发动机部，上海201804）

对某发动机气门机构建立了混合刚体-弹性体的参数化非线性有限元模型，进行了弹性动力学计算。通过回归方程对模型进行了优化，降低了摇臂的质量，在保证摇臂强度的同时改善了凸轮-滚子的接触性能，从而降低了磨损，提高了耐久性。

气门机构有限元法弹性动力回归优化

1 前言

以往的气门机构分析，多是将气门机构系统简化成单质量或多质量集总参数模型[1-5]，然后进行运动学和动力学分析。这种方法的优点是建模方便，计算快速，理论分析方便。另一种方法是将部件看成没有变形的刚体，并通过自由度耦合将各部件联接起来，组成一个多刚体系统[6-7]。通过矢量力学或分析力学，建立起规则统一的动力学方程组并求解。

随着气门机构向轻量化和高速化方向的发展[8-10]，部件柔度和惯性力的加大，部件的弹性变形可能给气门的运动输出结果带来误差，因此有必要计入这种变形对计算精度的影响[11]。计入变形的影响后，还能够在计算出动力学响应的同时得到部件的应力谱。

目前比较流行的包含弹性体多体系统的建模方法是相对坐标法。这种方法首先在弹性体上建立一个浮动坐标系，将弹性体的运动分解成浮动坐标系的牵连运动和其相对于浮动坐标系的变形运动的叠加。……