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1、摘要摘要气门弹簧是内燃机配气机构中气门组件的重要组成部分，它可保证气门关闭时,依靠弹力使气门与阀座保持闭合密封。而气门弹簧受强度、刚度、稳定性等约束条件较多，使其尺寸也受到限制,导致其应力状态严重。因此，对气门弹簧进行结构分析与其参数的优化就变的尤为重要。本文分析了弹簧的结构参数，得出设计公式。然后基于实体建模进行分析，得到变形量与应力分布图。再基于梁单元对弹簧进行分析，并于设计公式得到的结果进行比较。最后，通过分析内燃机气门弹簧优化设计的设计变量、目标函数和约束条件,建立起以内燃机气门弹簧的质量、高度为目标函数的多目标优化设计数学模型,利用理
2、想点法统一目标函数，并给出了设计实例。算例结果表明该方法具有工程实用价值；并通过MATLAB提供的可视化界面设计，设计出了可视化界面程序。本文对弹簧进行了有限元分析得出变形量与应力分布图。而对弹簧的优化设计方法，能够准确优化出弹簧的参数，能缩短气门弹簧优化的时间，具有实用价值。关键词：气门弹簧，多目标，优化设计，可视化界面，有限元IAbstractAbstractValvespringisanimportantpartofthevalvemechanism.Itcanensurethatvalveisclosed.Therearemoresec
3、torsthatrestrictthevalvespringsuchasthestrength,stiffness,stabilityconstraints,leadingtoseverestress.Therefore,structuralanalysisofthevalvespringanditsoptimizationparametersisparticularlyimportant.Startingfromthestructureofspringinthispaper,thenwecangettheformulaofspring.The
4、n,basedonthespringbeamelementanalysis,wecangetthefigureofdeformationandstressdistribution.Furtheranalysisbasedonrealmodelingandwasdesignedtocomparetheresultsoftheformula.Finally,throughanalysisthedesigningvariables,targetfunctionsandrelatedconstraintsofvalvespringinInternalC
5、ombustionEngines,itsetuptheoptimumdesignmathmodelofmulti-objective.Theoptimumdesignmultipleofmulti-objectivewasexplore.Thedesigningexamplewasoffered,theresultshowedthatmethodisthemoreengineeringpractical.MATLABprovidesGUI,wecandesignoftheprogramofvisualinterface.Thismethodof
6、optimization,canaccuratelyoptimizetheparametersofthespring.Wecanshortentheoptimizationtimeandithaspracticalvalue.Keywords:valvespring;multi-objective;optimaldesign;visualinterface;finiteelement44目录目录摘要IAbstractII目录III第一章绪论11.1课题的背景和意义11.2国内外研究现状11.3本文的主要研究内容4第二章圆柱螺旋弹簧设计计算方法5
7、2.1圆柱螺旋弹簧的几何参数52.2圆柱螺旋压缩弹簧的稳定性与自振频率62.3圆柱螺旋压缩弹簧的结构与设计计算72.4本章小结9第三章基于有限元的圆柱螺旋弹簧分析103.1基于实体单元的圆柱螺旋弹簧的分析103.2基于梁单元的圆柱螺旋弹簧的分析153.3本章小结20第四章节距对圆柱弹簧刚度强度计算结果的影响214.1螺旋角对圆柱弹簧刚度计算结果的影响214.2变节距弹簧刚度强度计算结果的影响224.3本章小结25第五章气门弹簧的参数优化方法研究及可视化界面开发265.1优化设计265.2建立优化设计的数学模型275.3基于MATLAB可视化界面
8、的开发315.4本章小结37第六章总结与展望396.1总结396.2展望39参考文献40A.附录41致谢4444第六章总结与展望第一章绪论1.1课题的
