振动预分析在塑料进气歧管开发中的应用探讨
CFD在进气歧管优化设计中的应用
CFD在进气歧管优化设计中的应用本文以江淮汽车某型三缸汽油机进气歧管为研究背景,用数值模拟的方法研究了该进气歧管的进气性能,分析了歧管的压力损失和进气均匀性,并与以前的计算模型进行对比.本文以江淮汽车某型三缸汽油机进气歧管为研究背景，用数值模拟的方法研究了该进气歧管的进气性能，分析了歧管的压力损失和进气均匀性，并与以前的计算模型进行对比。
结果表明，优化后的进气歧管在压力损失和进气均匀性方面均得到了明显的改善，提高了该歧管的进气性能。
发动机进气歧管的性能高低影响着发动机的运行效果。
本文针对江淮汽车某三缸发动机及其歧管在设计过程中出现的问题进行优化分析，根据分析结果提出整改方案，对整改方案进行分析。
数值模型1.三维模型与网格划分优化前和优化后的歧管模型如图1、图2所示。
从图1中可以清楚看到在歧管1出口下方有一凸出区域（圈中部位），此部位就是一缸优化设计中增加的凸台区。
原设计方案中在歧管三缸处设计一凸台（见图2），优化方案为取消该凸台，在一缸歧管入口处增加导流凸台。
本次计算应用STAR-CD计算软件，为保证计算的准确性，此计算中网格尺寸为1mm，优化前后网格总数均为35万左右。
2.计算仿真进气歧管内流场的计算分析主要包含两方面的内容：稳态计算，评价歧管各通道的流通能力；瞬态计算，评价一个循环过程中歧管各通道的进气均匀性。
流体流动要受物理守恒定律（包括质量守恒定律、动量守恒定律以及能量守恒定律）的控制，控制方程就是这些守恒定律的数学描述。
而进行模拟计算，实际上就是求解控制方程的过程：质量守恒方程（也称连续性方程）：动量守恒方程：能量守恒方程：3.边界条件本文采用稳态计算和瞬态计算两种方法对进气歧管进行分析。
稳态计算主要分析歧管的流通性能，稳态计算整改前后均进行3个case计算，在每个case中分别将歧管的一个出口定义为出口边界，其余进口定义为壁面，计算中进口速度取一个循环的平均值30?m/s；瞬态计算主要分析歧管的进气均匀性。
基于CAE分析的塑料进气歧管爆破强度优化设计
基于CAE分析的塑料进气歧管爆破强度优化设计秦冠童;李坚【摘要】运用CAE有限元分析软件对某发动机进气歧管进行压力承载分析,得到应力分布云图,通过结合实际产品试验来验证分析方法和边界条件定义的准确性;基于分析结果对产品结构进行优化,为提高产品爆破强度提供有力依据和方向.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】4页(P95-98)【关键词】进气歧管;回火;爆破强度;结构优化【作者】秦冠童;李坚【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007【正文语种】中文【中图分类】U464.1发动机进气歧管的作用就是把空气、燃料等混合后的可燃气体均匀的分配给各气缸。
由于进气端温度较低，复合材料开始成为热门的进气歧管材质，能有效减少阻力，增加进气的效率［1］。
进气歧管设计的好坏对发动机启动性、尾气排放特性以及输出功率等有很大的影响［2］。
通常塑料进气歧管与发动机缸盖直接连接，工作时最高温度可达120℃［3］.此外，进气歧管还要承受发动机振动负荷、节气门体惯性力负荷、进气压力脉动负荷。
在发动机异常回火情况下，做工冲程中的高压气体倒流入进气歧管，导致进气歧管内腔压力骤升，瞬间将会达到几个甚至十几个大气压的峰值。
为此，塑料进气歧管爆破压力必须大于该峰值压力，以保证异常情况下不至于发生破损，而影响用户的使用安全。
总之，进气歧管工作环境恶劣。
其是发动机关键零部件之一，为保证发动机的正常运行，进气歧管要求耐高温、爆破强度高以及耐老化。
利用CAE软件进行结构应力分析已经成为产品开发主流模式，而目前应用在进气歧管爆破强度分析上的的实例相对较少，缺乏相关经验。
本文的目的是通过结合产品实际开发经验，阐述将应力分析和实际产品验证相结合，在设计初期对产品进行虚拟评估，确定产品结构设计的合理性，通过结构设计优化以提高进气歧管的爆破强度。
塑料车用进气歧管和燃油箱的应用及发展
成汽车燃油箱形状更 加的复杂 。 塑料车用燃油箱生产过程中 ，
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融协论坛 ・２ ０ １ ３年第 ８ 期（ 下 ）——
食 品机械 技术发展趋势研 究
口 付 国壮
北 京 １ ０ ０ ０ ２ ４ ） （ 北京航 空 制造 工程研 究 所
摘
要： 通过文献研 究法和 与实际生产经验相结合 的方法， 对我国现今食 品机械技术进行研究 ， 得 出当前我 国的
目前来看 ，汽车工业发展 的主要方 向和研发 目标就 是轻 耐燃油 以及耐润滑 油效 果应 当非常的好， 同时抗振动性 、 音频 量化 ， 实践 中为有效 实现节 能降耗 、 提高车速、 减少排放 以及 衰减性也要满足要求， 所 以尼龙成为最佳选择材料 。实践中 ，
节约成本之 目的， 上世纪 ９ Ｏ 年代 ， 汽车工业生产中就开始应 由于汽车发动机周边部件要求实际工作过程中，要承受 大约
展的基础和保证 。因此 ， 在当前 的形势下 ， 加强对塑料车用进
进气 歧管位于节气 门与引擎进气 门之 间。 之所 以称为“ 歧
就在此“ 分歧” 了， 对应引擎汽缸的数量 ， 如四缸引擎就有 四道，
气歧管和燃油箱 的应用及发展 问题的研究，具有非常重大的 管” ， 是因为空气进入节气 门后， 经过歧管缓冲统后 ， 空气流道
要求非常的高， 一般在－ ４ ０ ． １ ５ ０ ℃范围内反复变化 ， 因此耐热性、 树脂材料的同类进气歧管要重上两倍之 多。基于以上优点分
析可见，塑料车用进气歧管及 相关技术在当前汽车工业发展 中的应用非常 的广泛 ， 而且其应用前景也非常的好。 ２塑料 车用燃油箱特点及应用发展
燃 油箱是汽车上承装油的相关容器 ， 主要是指 用汽 油、 柴 油机作 为驱动方式的机器， 储放燃油料的设备。 目前米看 ， 塑
发动机进气歧管的开发研究
车辆工程技术67车辆技术发动机进气歧管的开发研究王冬生,郝晓艺（长城汽车股份有限公司哈弗技术中心,河北 保定 071000）摘 要：进气歧管是发动机进气系统最重要的部件，进气系统决定着发动机的进气效率和各缸充气均匀性，对整机性能有非常大的影响。
进气歧管固定在发动机的气缸盖上，是形状复杂的中空制品，承受气缸盖燃烧室燃料燃烧传递的热和振动。
自从燃料电喷技术在发动机上应用以来，进气歧管的作用显得更加重要了。
本文采用先进的计算机技术进行分析、计算及设计。
关键词：发动机；塑料；进气歧管；开发1 发动机进气歧管的现状 发动机进气歧管材料为铝合金，由于进气歧管的结构比较复杂，一般都采用金属模砂型铸造，不能采用压铸工艺。
由于受工艺条件的限制，铝制进气歧管的内表面非常粗糙，甚至还留有砂孔、气孔，导致进入燃烧室的气流产生涡流，影响充气效率及燃烧质量。
另外，由于铝合金材料导热系数高，铝制进气歧管受到发动机传递的热，使进气歧管内空气膨胀密度降低，燃烧所需空气的量减少，直接影响发动机的效率。
我厂生产的CA4GE发动机进气歧管为铝浇铸件，产品非常粗糙、笨重，铝制进气歧管的上半体质量为3.5kg。
进气歧管与排气歧管在同一侧，下半体距离排气歧管较近，工作条件苛刻，不宜塑料化，故选择上半体为塑料进气歧管的开发对象。
2 塑料进气歧管的材料选择 塑料进气歧管的材料，不论用哪种材料都必须能承受住现代发动机室内的苛刻环境。
因此，为了保证塑料进气歧管能长期正常工作，材料的耐热、耐热老化、抗拉强度、刚性和抗蠕变性能非常重要。
塑料进气歧管必须能承受至少120℃的持续高温，其工作温度峰值为150～160℃。
塑料进气歧管材料的抗拉强度决定了其对回火和真空负荷的承受能力。
为了与铝合金相匹配，材料在23℃时的抗拉强度不能低于50～60MPa。
刚性表示塑料进气歧管在高负荷下振动情况的一个特征参数。
在正常的工作情况下，部件的刚度越大，振动就越小。
尼龙玻璃纤维增强材料是塑料进气歧管的首选，由于尼龙价格适中，经玻璃纤维增强的尼龙材料各项物理性能都有显著的提高，尼龙品种中有尼龙6和尼龙66，在塑料进气歧管材料的选择上，可按成型工艺来选择。
塑料进气歧管的发展与中国市场的调查
塑料进气歧管的发展与中国市场的调查The Development and Market of Plastic Air intake manifold in China汽车轻量化是汽车工业发展方向之一，也是一个汽车厂和国家技术进步和先进程度的重要标志。
为节能降耗、提高车速、改进外观和舒适性、降低成本，汽车厂越来越多地选用塑料替代金属。
塑料发动机进气歧管（plastic air intake manifold）是近年来开发成功的塑料部件范例，也是各国竞相开发的热门塑料汽车部件。
塑料进气歧管不仅质轻，而且由于内壁光滑，可改进气体流动性，提高气体流量，进气效率高，隔热效果好，因而能提高发动机性能和燃料利用率。
一塑料进气歧管（plastic air intake manifold）的优点如图：塑料进气歧管（plastic air intake manifold）具体而言，塑料进气歧管主要具有4方面的优点：(1)在重量方面，由于塑料进气歧管一般采用尼龙材料，其比重约为铝合金材料的50%。
(2)另外，塑料进气歧管的管壁厚度一般为2.5~3mm，而铝合金进气歧管的壁厚一般大于4mm。
因此，塑料进气歧管的重量相对要轻很多，通常仅为铝合金进气歧管的40%左右。
(3)在动力性方面，由于塑料进气歧管的内壁比较光滑，因此有利于提高进气充量。
与铝合金进气歧管相比，发动机的动力性可提高3%~5%。
(4)在经济性方面，塑料进气歧管能带来良好的气流，从而有助于汽油在发动机缸内的充分燃烧，使发动机的经济性和排放都能得到明显改善。
(5)在成本方面，虽然进气歧管所使用的塑料材料与铝合金材料的成本基本相同，但由于塑料进气歧管能够一次成型，成型后的合格率高，而铸造而成的铝合金进气歧管毛坯的成品率要低很多，且其机加工费用也相对较高，因此塑料进气歧管的生产成本通常比铝合金进气歧管低20%~35%。
二欧美塑料进气歧管的发展塑料进气歧管诞生于1972年，后来开发成功去芯成型法，进气歧管塑料化进程加快。
《工程塑料应用》2011年总目次
Ｐ ６ Ｐ Ｅ ｇ Ａ－ 纳米 Ｂ Ｓ ４ Ａ ／ Ｏ －— Ｉ Ｍ Ｉ ／ ａＯ 三元复合体系增韧研究 …－ ５ ３ ） ・ ・（ — ６ ＰＴＯ Ｍ Ｂ ／ Ｍ Ｔ纳米 复合材料的性 能研究 …………………… （ — ０ ５ ４） 苯 乙烯类单体 等规均／ 聚物 的合成与表征 ……………… （ — ） 共 ６ ６
Ｐ ６ 有机累托石纳米复合材料 的结构与力学性能 ……… （ Ｏ—ｌ ） Ａ／ １ ３ Ｐ Ｔ ＡＢ Ｔ ／ Ｓ合金 的相形态及力学性能研究 … ……………… （ ０一ｌ ） １ ８
Ｓ Ｓ增 韧 回 收 ＡＢ Ｂ Ｓ改性 研 究 … … … … …… … … … … … … （ ０— ３ １ ２）
增 韧 母 料 Ｅ ＭＢ对 Ｐ — Ｄ Ｅ ＭＢ力 学 性 能 的影 响 … … … （ ０－ Ｔ ＥＨ ／ Ｔ １ － ９）
固化剂对脲醛树脂模塑料性能 的影响 ……………………… （ ５ ４— ） 硼酸根插层水滑石对软质 Ｐ ＶＣ性能 的影响 … …………… （ ４—１ ） Ｏ 镀铝玻璃纤维复合材料 的电磁屏蔽性能研究 ・・ ・ ………… （ ４—１ ５）
Ｐ Ｔ ／ Ｃ共 混 物 的制 备 及 结 构 性 能 研 究 … … … … … … … （ ２ ） ＥＧＰ ８— ４
Ｐ Ｓ Ｅ－ — ＭＡ Ｇ ／ Ｎ ｓ Ｐ ／ ＭＡ Ｇ ／ Ｆ Ｈ Ｔ 混杂复合材料的制备 与研究 … （ ４ ９ ）
邻 甲酚醛环氧树脂／ 核壳粒子共混物 的性能研究 ………… （ ９ ９ ）
Ｓ Ａ型透明聚酰胺的固相后缩聚 ………… ………………… （ ６—１ ） １ 增韧聚乙烯母 料的化学结构研究 …… ………… ………… （ ６—１ ） ４ ……… ………… （ ６—１ ） ８ 短切原丝增强尼龙复合材料的性 能研究
管道振动分析与减振对策毕业设计论文
浙江科技学院本科学生毕业设计（论文）题目管道振动分析与减振对策摘要在石油化工等工矿企业中，广泛使用管道输送流体。
在一定压力和流速的流体作用下这些管道壁上均会产生流体动压力。
非定常的管流会引起管道的振动也就是管流脉动。
管流脉动是引起管道及附属设备的振动的主要原因，导致管道结构和管路附件产生疲劳破坏，甚至造成严重事故，是管路系统的主要故障。
某炼化公司的甲胺泵管线振动强烈，已多次引起安全阀根部和导压板根部焊缝撕裂，连接法兰密封失效，高压高浓度的甲胺液外泄。
本文对在单泵运行和双泵同时运行时的某炼化厂的高压甲胺泵管线振动分别进行了测试，通过对各个管路系统的不同测点的振动频谱分析，给出了振动的起因是压力脉动。
当压力脉动的频率或者其倍数正好与管线的固有频率接近而导致共振时，管线就会发生强烈的振动。
不发生共振时，管线振动就较小。
因此提出了相应的减振措施：在现有支承架与管子的中间垫上防振橡胶垫，改变管线的固有频率，使压力脉动的频率及其倍频与管线的固有频率不相吻合。
在泵的出口处加装蓄能器或者空气罐，用来吸收压力脉动，并根据条件设计了蓄能器。
关键词：管流脉动振动甲胺泵管路AbstractPipes were widely used to transport liquid in many petrochemical factories and che- mical plant. Under the pressure of fluid with certain pressure and velocity, the fluid dyna- mic pressure pulsation will be created in the wall of the pipe. When the fluid flows in un- unsteady condition the unconstant flow would excite pipe abnormal vibration -it was also called flow pulsation. Flow pulsation, the main reason for the vibration of pipe and attac- ched equipment, educed the fatigue failure of pipe and attached equipment, which even result in fatal accident.In a refinery, the intensive vibration of the methylamine bump pipeline had caused many problems, for example tearing of welding line at the root of safety valve, seal failuresof connecting flange which causing leakage of methylamine fluid with high pressure and concentration. In this paper, the vibration was tested to investigate the vibration fault on methylamine bump pipeline in a refinery when single pump or double pumps worked. By spectrum analysis of different measuring point, the cause of strong vibration was found out: pipe would vibrate strongly if the frequency of the pressure pulsation or multiple of it amount to the natural frequency of the pipeline. And in other case, the vibration would not be strong. According to this, the solutions were given: changing the natural frequency of the pipeline by adding vibration proof cushion; adding energy storage or air container to absorb the pressure pulsation. Finally, the energy storage was designed at the outlet of the pump for drinking pressure fluctuation down.Key word: pipe fluid pulsation, vibration,methylamine bump pipeline目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 研究现状 (1)1.2.1 国外研究现状分析 (1)1.2.2 国内研究现状分析 (2)1.3 研究现状 (3)2 管道振动理论 (4)2.1 引起管道振动的原因 (4)2.1.1 动力平衡性差或基础设计不当引起的管道振动 (4)2.1.2 管流脉动引起的管道振动 (4)2.1.3 共振 (4)2.2 管流脉动机理 (4)2.3 管道故障诊断的步骤 (5)2.4 管道减振技术 (5)2.4.1 压力脉动的消减 (6)3 振动测试 (7)3.1 振动测试试验 (7)3.1.1 测试系统 (7)3.1.2 气流脉动引起的管道振动 (8)3.1.3 共振 (8)3.2 振动信号分析 (10)3.2.1 系统固有频率的测量 (10)3.2.2 强迫振动频率的测量 (11)3.2.3 电机在正常工作下并在外界激励下的频谱图 (12)3.2.4 整周期采样的实现 (13)4 管线振动的测试和分析 (16)4.1 现场分析 (16)4.1.1 现场状况 (16)4.1.2 现场测试系统的组成 (16)4.1.3 振动测试方案 (17)4.1.4 管线固有频率的测试 (17)4.2 减振措施 (34)4.3 蓄能器的设计 (35)4.3.1 蓄能器的选型 (35)4.3.2 皮囊式蓄能器的结构及工作原理 (35)4.3.3 蓄能器容积的设计 (36)4.3.4 壳体的设计 (37)4.3.5 皮囊的确定 (41)4.3.6 阀体的设计 (42)4.3.7 阀芯的设计 (43)4.3.8 支承环的设计 (44)4.3.9 橡胶环的设计 (44)4.3.10 充气阀的设计 (44)4.3.11 其他部件的设计 (45)结论 (47)致谢 (48)参考文献 (49)附录1 (50)第1章绪论1.1课题背景在石油化工等工矿企业中，广泛使用管道输送流体。
CAE在进气歧管设计中的应用
CAE在进气歧管设计中的应用作者：张兆奎张志斌王悦刘云艳宋文福来源：《时代汽车》 2017年第21期摘要：本文基于ABAQUS软件进行进气歧管模态分析，得到低阶固有频率值，并对几款机型的进气歧管进行对比。
同时对较低固有频率的进气歧管进行结构加强，使之固有频率值增大，满足要求。
对于不满足低阶固有频率要求的歧管进行下一步分析，通过螺栓孔输入激励，进行动态响应分析，查看其结果是否满足要求，为进气歧管初始设计提供一定的依据。
关键词：进气歧管；有限元分析；ABAQUS1引言在发动机研发项目中，进气歧管为重要的开发零件总成，其功能是发动机每个气缸提供清洁、干燥温度适当的空气，保证良好燃烧。
而对于进气歧管本身设计也需规定一些参数要求，其中包括进气歧管的模态控制指标，目的为了不与发动机激励产生共振，提高NVH品质。
进气歧管材质分为塑料和铝合金，一般塑料歧管的阻尼大，即使塑料歧管存在共振现象，也不至于受振破坏，但铝合金歧管阻尼小，共振后会引起振动破坏的可能性，因此一般要使低阶频率大于发动机二阶激振频率，以保证产品的可靠性。
对于两种材质歧管的CAE模态分析中，塑料材质分析要考虑动态响应分析来评价结果，铝合金材质提高低阶模态频率值，满足设计目标即可。
2铝台金材质铝合金材质歧管结构进行模态频率的提取，ABAQUS软件操作是简单的，其目的是得到该结构的振型和固有频率。
2.1模态分析分析模型包括进气歧管、节气门、支撑，节气门一般需要质心位置、质量、转动惯量，整个分析模型如图1所示。
零件之间螺栓连接，ABAQUS中可采用Coupling连接，不考虑之间的接触。
通过计算得到振型如图2，一阶模态频率值为280Hz，大于发动机6000rpm时加权的二阶激振频率240Hz，也就是在发动机转速范围内不存在共振现象，该歧管设计可以满足频率标准的要求。
对于不满足要求的，可以通过优化模型来提高固有频率值。
如进一步考察其强度及疲劳是否满足要求，可以按一般经验（四缸机）施加20g加速度载荷进行校核，同时也可对支架进行优化。
试验设计优化在进气歧管开发中的应用
机械产品开发过程中遇到多变量条件下满足某些特定需求的问题是比较棘手的问题，在产品开发过程中经常遇到类似的问题，比如，满足现有空间布置的条件下，实现零部件的性能目标；这对工程师的设计能力提出了很高的要求；不仅要有专业的理论知识，同时具备丰富的设计经验，才能在较短的时间内完成既定的设计目标；如果借助试验设计中参数优化方法，则可以加快产品参数的选择以及提升产品设计效率。
在某重型发动机产品开发过程中，遇到了类似的多参数优化设计问题；发动机进气系统的均匀性是发动机进气歧管设计的一项关键指标；进气歧管由入口和六个出口组成，六个出口分别对应发动机的6个气缸；由于各缸入口位置到进气口距离不同，导致各缸的进气质量流量有差异；发动机各缸流入的气体是油气混合气，各缸进气量的差异导致了各缸燃烧不均匀，表现是各缸的缸压有偏差，最终会影响发动机的做功和排放；因此，伴随着国六法规的实施，发动机进气歧管设计过程中进气均匀性的重要性突显出来；通常内燃机各缸进气均匀性在+/-5%的偏差范围内；然而，由于我们设计的重型发动机自身特点，需要把进气均匀性偏差缩小到+/-3%；结合总布置空间位置关系，对产品设计产生了一定的挑战。
发动机进气均匀性的一般分析方法如下：首先，根据工程师设计好的CAD 模型抽取进气歧管内腔，并对内腔封闭完成网格划分；其次，将模型进出口位置做适当的延长，以避免进出口位置回流对质量流量产生影响；第三，建立CFD 模型，对模型进行稳态进气均匀性的计算，通常采用定压差和定流量两种方法进行计算；第四，完成计算之后，提取出口位置质量流量和出口位置的面积等参数，计算出发动机出口的理论质量流量；而流量系数是实际质量流量除以理论质量流量；而各缸流量系数的偏差即为我们所要计算的质量流量偏差。
采用优化设计的方法进行进气歧管进气均匀性计算可以提升产品设计的效率，在项目时间紧迫的情况下，是一种很好的选择。
首先，在CAD 模型中建立该进气歧管的CAD 三维模型，把需要更改的设计变量参数化；参数化的设计变量用于后续的优化设计。
爆破强度分析在塑料进气歧管设计中的应用
0引言近年来,随着国家排放法规的日益严苛,如何在保证发动机动力性的前提下降低发动机油耗已成为内燃机行业的重要研究课题。
实践表明,轻量化是降低排放、提高燃油经济性的最有效措施之一。
随着新材料的发展与应用日趋成熟,为了实现整机的轻量化目标,越来越多的金属零部件被塑料件取代。
在汽油发动机轻量化设计中,塑料化普及率最高的部件就是进气歧管,PA 是目前国内外众多汽油机生产厂家的首先材料。
进气歧管安装在气缸盖上同时为周边附件提供部分固定点,因此要能承受汽车发动机振动负荷、附件惯性力负荷及进气压力脉冲负荷等,还要保证在发动机发生异常回火时不被高压脉动压力爆破,因此要求塑料进气歧管有较高的强度[1]。
塑料进气歧管多数为分体注塑成型后再通过振动摩擦焊接制造而成,焊接筋的强度比主体部分弱,为了保证塑料进气歧管的设计可靠性能够满足使用要求,缩短设计周期和减少开发成本,在设计开发过程中进行爆破仿真分析就尤为重要。
目前行业内对爆破分析应用较少,零件量产后出现无法承受发动机极限工况而出现开裂漏气现象,带来巨大的经济损失。
本文旨在对塑料进气歧管总成的爆破分析过程进行详细说明,建立科学的设计初期的质量保障方法和明确的设计优化方向。
1网格模型建立1.1产品模型处理为了利于网格划分和材料属性定义,去除产品上对爆破分析无意义的金属镶嵌件和橡胶密封圈等结构,保留进气歧管四个塑料壳体部分,用于有限元网格模型的划分。
1.2网格划分将处理好的模型导入到Hypermesh 中,进行网格划分。
进气歧管分为上壳体、中壳体-01、中壳体-02、下壳体四部分,分别采用四面体单元划分,网格基础尺寸为3mm 。
进气歧管四个壳体连接的焊接筋部位用采用塑料压融连接,使用RBE2单元模拟[2]。
进气歧管网格模型如图1所示。
图1进气歧管网格模型1.3材料特性该进气歧管使用的材料是PA6+GF30,计算所需的材料参数如表1所示。
爆破强度分析在塑料进气歧管设计中的应用马百坦，蒋一丹(东风柳州汽车有限公司,广西柳州545005)摘要：在塑料进气歧管的设计开发过程中,需要评估其是否能够承受怠速进气负压、增压压力和发动机回火产生的较大爆发压力。
发动机塑料进气歧管结构设计及CAE分析
LI Zhixiang1， LIU Chang2
(1. School of Engineering, the Open University of China, Beijing 100039, China; 2. Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China)
全景视图和爆炸 片 月 视图。
塑料进气歧 片 悦 管（缩写为PIM）结
构设计中所需要的 片 阅 明细如表1所示。
塑料进气歧管 标准
塑料进气歧管标准1.材料要求塑料进气歧管应采用高强度、耐高温、耐腐蚀、抗老化的塑料材料。
常用的塑料材料包括聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）和聚甲醛（POM）等。
其中，聚碳酸酯（PC）具有优异的力学性能、耐热性和耐冲击性，是制作进气歧管的理想材料。
2.尺寸精度塑料进气歧管的尺寸精度应符合相关标准，以确保其与发动机的配合精度。
尺寸精度包括长度、内径、外径等参数，应按照图纸要求进行控制。
此外，塑料进气歧管的内壁应光滑，无明显瑕疵和毛刺。
3.气密性塑料进气歧管应具有良好的气密性，以防止发动机进气过程中出现漏气现象。
气密性测试可通过在歧管内充入一定量的气体，然后检测其压力变化来验证。
如果压力在规定时间内保持稳定，则说明塑料进气歧管的气密性良好。
4.耐压能力塑料进气歧管应能承受发动机的进气压力波动。
因此，在生产过程中，应对塑料进气歧管进行耐压测试，以验证其是否满足使用要求。
耐压测试可采用水压或气压进行，以模拟发动机的工作压力。
5.耐高温性能由于发动机的工作温度较高，因此，塑料进气歧管应具有较好的耐高温性能。
在高温环境下，塑料进气歧管应不发生变形、开裂等现象。
耐高温性能可通过高温试验来验证，即将塑料进气歧管置于高温环境中，观察其变化情况。
6.耐腐蚀性能由于发动机的油液和废气中含有腐蚀性物质，因此，塑料进气歧管应具有较好的耐腐蚀性能。
耐腐蚀性能可通过盐雾试验、浸渍试验等方法进行验证，即将塑料进气歧管置于腐蚀性环境中，观察其变化情况。
7.安装便捷塑料进气歧管应设计合理，便于安装。
在安装过程中，应确保塑料进气歧管与发动机的连接牢固、密封性好。
此外，还应考虑安装操作的便捷性，以降低安装成本和提高工作效率。
8.环保要求随着环保意识的不断提高，塑料进气歧管的生产和使用也应满足环保要求。
在生产过程中，应尽量采用环保材料，如可回收利用的塑料材料等。
此外，在使用过程中，应确保塑料进气歧管不会对环境造成污染和危害。
复合材料管道的振动分析与控制研究
复合材料管道的振动分析与控制研究近年来，随着工业技术的发展，复合材料管道在各个领域中被广泛应用。
由于其轻质、高强、高温、耐腐蚀等特点，不仅可以降低工程成本，还能提高生产效率，使得复合材料管道在航空、航天、石化、化工、海洋等领域中得到了广泛的应用。
然而，在复合材料管道的运用中，管道振动问题成为了一大难点，如何对其进行有效分析和控制，成为了研究的热点问题。
一、复合材料管道振动的分类复合材料管道振动可分为各种不同类型，主要常见的包括自由振动、迫振动、固有振动和杂振动等类型。
其中自由振动为管道本身固有的振动，通常发生在管道中充满气体或液体，并受到外界运动影响的情况下；而迫振动则是外部振动源对管道进行强制振动，使管道表面产生一定的反弹。
另外，固有振动是管道在特定频率下产生的振动，通常由于管道结构的造型和强度等因素所决定。
最后，杂振动则是指各种因素共同作用形成的管道振动，其中包括机械制动、气流涡流、风压等因素的影响。
二、复合材料管道振动分析针对复合材料管道的振动问题，通常需要对其进行详细的振动分析，以便更好地了解管道的振动情况，并采取有效的控制措施。
常用的振动分析方法主要有有限元法、模态分析法、动力学方法和频谱分析法等。
最常用的振动分析方法是有限元法，该方法是通过对管道结构进行网格划分，然后将各个网格的微元作为独立结构进行分析，得出结构的振动响应。
模态分析法则是利用自然振动频率与振型理论分析管道振动特性，从而得出其振动源，并确定管道的振型分布。
而动力学方法通过对管道动态响应的计算，推导出管道振动的方程式，进而分析其振动特性。
最后，频谱分析法则是利用信号处理技术，将管道运动信号分解为各种不同频率的分量，再分析其振动特性。
三、复合材料管道振动控制在确定了管道振动源和振动特性后，相应的管道振动控制方法也应及时出现。
目前，常见的管道振动控制措施包括增加管道刚度、缓冲补偿、降低管道结构共振、减小管道质量、减震消振等方法。
振动摩擦焊接工艺及汽车塑料件设计及应用
振动摩擦焊接工艺及汽车塑料件设计及应用摘要：振动摩擦焊接：指在上下热塑性塑料件之间施加压力的状态下，通过上治具的左右振动所产生的摩擦执充分熔化树脂后，停止振动继续加压固化，使上下塑料件分子间重新结合，从而实现焊接的一种新型焊接方法。
本文主要介绍了基于振动摩擦焊接工艺的汽车塑料件设计及应用。
关键词：振动摩擦焊接；车灯塑料件；结构设计；模具设计前言：与传统的塑料连接方式相比，振动摩擦焊接具有焊接速度快、强度高、密封性好、控制精确等特点，特别适合焊接尺寸较大、形状复杂的汽车塑料件产品。
采用振动摩擦焊接不需要使用附加材料，如紧固件、嵌件、电磁感应预成型件、胶黏剂或溶剂等，这样可以提高产品质量、降低生产成本、减少环境污染。
在汽车行业竞争日趋激烈的今天，被越来越多的汽车零部件生产企业所采用。
1、振动摩擦焊接工艺影响因素及优缺点1.1振动摩擦焊接性能影响因素1）Plastic结构；2）材质的熔融温度；3）硬度弹性；4）不同材质的特性；5）湿度；6）熔融速度；7）树脂添加剂。
1.2振动摩擦焊接的优点1）焊接不规则,形状复杂的零件；2）可熔接大型的零件；3）熔接力强,接口可靠；4）能一次焊接多个零件；5）无需借助其它结合物质；6）无臭味,不会造成环保问题；7）对于受潮与含高量添加物之塑料有良好的熔接效果；8）耗电量低；9）快速,容易设定；10）模具替换性高。
1.3振动摩擦焊接的缺点1）焊接面为10度以内的平面；2）产品要坚固，耐得住振动摩擦；3）若焊接结构的设计不合理，有时外观会有溢料产生。
2、基于振动摩擦焊接工艺的汽车塑料件结构设计基于振动摩擦焊接工艺的汽车塑料件结构设计主要分为焊接接头设计和定位设计两部分，焊接接头是在振动摩擦焊接中塑料件熔融结合在一起的部位，定位机构主要是为了保证塑料件的精准焊接。
下面主要介绍了应用于汽车塑料件振动摩擦焊接的典型结构，如下：设计结构1：常用于密封罐焊接。
设计结构2：典型应用位置狭窄，容器较大。
浅谈塑料进气歧管焊接工艺
作者简介：乔四高(1974-),男，工程师，主要从事塑胶成型的研究及设计方面的工作。
*为通迅作者收稿日期：2010-01-261 背景1.1 进气歧管塑料进气歧管是发动机最重要的部件之一。
它的主要功能是为发动机各缸提供充足、均匀的混合气。
因此，它是影响发动机动力性和油耗的关键因素[1~2]。
1.2 塑料进气岐管随着新材料、新工艺、新技术应用，塑料进气歧管逐步替代传统的金属进气歧管如图1，国内外的汽油机80%~90%都采用塑料进气歧管，主要是因为塑料进气岐管有以下几个优点。
（1）重量轻采用高强度玻纤增强尼龙材料，密度1.35 g/cm³，整个产品重量约铝合金制品1/2，减轻了发动机整体重量；（2）提升发动机性能塑料进气歧管内壁十分光滑，可以大幅度降低气阻，提高进气充量很有帮助，提升发动机的扭矩和功率，对比金属进气管可提升3%~5%左右；（3）降低成本金属进气岐管一般砂芯工艺，工艺复杂，能耗高；塑料进气岐管采用注塑成型，振动摩擦焊接工艺，成型工艺简单、能耗低、生产效率高和合格率高。
图1 铝合金进气歧管 塑料进气歧管2 塑料进气歧管的生产工艺目前，批量推广应用塑料进气歧管的加工工艺主要是：熔芯法工艺技术和振动摩擦焊接工艺技术，这两种技术各有特点。
（1）熔芯法工艺技术如图2，最先应有在汽车塑料进气歧管产品上的。
其原理如下：工艺第一步：铸芯将低熔点（140 ℃左右）金属锡铋合金，压铸成形状与气道相同的型芯；工艺第二步：注塑将型芯置于注塑模内，固定牢固，注塑形成包含型芯及塑料外壳的复合体；工艺第三步：熔芯将包含型芯及塑料外壳的复合体放入惰性热油中，加热至180~200 ℃，放置2~4 h （塑料材料为PA66-GF35，热变形温度大于245 ℃），熔去合金金属型芯，得到完整的塑料进气管壳体。
（2）振动摩擦焊接技术也称为“多片焊接法”。
工艺第一步：注塑采用注塑成型工艺，一次注塑成型进气管各个部件；工艺第二步：焊接将进气管部件放置焊接模内，固定牢固，焊接为整体进气管产品。
塑料进气歧管设计开发
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塑料进气歧管设计开发
1 塑料进气歧管结构设计 进气歧管的结构是依据发动机的类型、布置形式以及其他一些因素所 确定的。依据发动机特性参数：功率、扭矩等，缸盖具体 2D/3D 图以及歧 管四周空间布局，建模塑料进气歧管 3D 模型。针对进气歧管型腔，利用 CFD 软件进行三维流场模拟，分析歧管中压力损失和流场分布，优化歧管 型腔各设计参数。在进气歧管型腔设计中，合理歧管长度、圆滑过渡歧管 截面，以保证歧管轴线曲率连续；并且应特殊留意在总损失中占比重很大 的稳压腔和进气歧管间过渡圆角尽可能大，以形成喇叭口结构。 2 快速成型及性能试验 塑料进气歧管设计过程中，在通过一维仿真和三维模拟对歧管型腔优 化的基础上，对进气歧管进行三维结构造型，为完成稳态流量测试、空间 安装验证和发动机台架性能试验测试等测试，利用快速原型技术 (RAPIDPROTOTYPING，简称 RP 技术〕制作塑料进气歧管样件。 “分层制造，逐层叠加〞作为快速原型制造技术的基本成型原理，在 不使用任何刀具、模具及工装卡具的前提下，快速、直接地制造结构外形
动焊接分两次进行，先将连接法兰与支管焊接在一起，然后再将总管焊在
(c)制成品外外表应光滑，无明显的飞边、毛刺、熔接痕、流痕、气 上述组件上。总管比支管有效直径稍大，因此所承受的应力最大，对总管
孔、玻纤外露等外观缺陷，不同意有影响性能的焊接缺陷。气道内外表光 进行工艺参数的试验讨论意义重大。通过静压裂开试验，检查破坏的零件，
塑料进气歧管快速样件进气流量、瞬态流速以及滚流比、缸内涡流等 参数可利用气道稳流试验台进行试验，有助于评价进气歧管的流通能力和 多种设计方案的对比。同时，试验测试结果为一维计算提供初始化参数， 还可用来验证三维流场模拟结果的精确性。
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Ｐ Ｍ 是 整 个 汽 车 发 动机 的 性 能件 ， Ａ Ｍ 的振 动对 整 机 ＡＩ ＰＩ
的动力性 、经济性 、ＮＶ 性 能等具有很大的影响 ，其上一 Ｈ 般装有一些 电喷系统件 ，如节流 阀体 、ＴＭＡＰ传感 器、燃油 －
导 轨 、 罐 等 部 件 。 些 件 本 身 对 振 动 水 平 具 有 一 定 的要 求 ， 炭 这
ＺＨＯＵ ａ＆ Ｓ Ｈｕ ＯＮＧ Ｙａ ｄ ｎ —ｏ ｇ
Ａｂｔａｔ Ｃ ａｙｉ ｐａ ｓａｓ ｎｆ ａｔ ｏｅｉ ｔｅｄ ｓ ｎａ ｄｄ ｖｌｐ ｎ ｆ ｌ ｔ ｉ ｉ ａｅｍａ ｉ ｌ（ｅｅ ａｔ Ａ Ｍ） ｓｒｃ： ＡＥ ａ ｌｓ ｌ ｉ ｉｃｎ ｌ ｎ ｈ ｅｉ ｎ ｅ ｅ ｍｅ ｏ ａ ｉ ａ ｋ ｎｆ ｄｈ ｒｉ ｆ ｒＰ Ｉ ． ｎ ｓ ｙ ｇｉ ｒ ｇ ｏ ｔ ｐ ｓｃ ｒｎ ｔ ｏ ｎ ｅ
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ｉ ｄ ａ ｃ ｒ ｅ ｖ ｉ ｈ ｓｃ ｌ ｏ ｌ ｄ ｆ ａｉ ｎ ｄ ｅｔ ｘ ｅ ｓ ｅｖ ｂ ａｉ ｎ ｎａ ｖ ｎ ｅｉ ｏ ｄ ｒ ｏａ ｏ ｄｐ ｙ ｉａ ｕ ｄ ｍｏ ｉ ｃ ｔ ｕ ｅ ｃ ｓ ｉ ｉｒ ｔｏ ． ｎ ｔ ｍ ｉ ｏ ｏ ｖ
传感器线分别连接到 Ｐ Ｍ 上将要检测加速度 的部位 ，一般 Ａｌ 接于具有振动要求的 电喷元件 （ ＴＭＡＰ传感器、节流阀 如 － 体和 Ｐ Ｍ 支架 ）上，加速度传感器可 以直接测试 ｘ、Ｙ、ｚ Ａｌ 三个方 向的加速度值 。另外，我们从前端设备接 出一个转速 传感器接于发 电机上 ，并通过点火脉冲测试发动机的转速。
Ｋ ｅ ｗ ｏ பைடு நூலகம்ｓ ｙ ｒ ：ＣＡＥ； ＰＡＬ ； ｂｒ ｔｏ Ｍ ｖｉ ａｉ ｎ．
收 稿 Ｅ期 ： ２ １．．４ １ ０ ０７０
作者 简介：周华， １８ ９ ２年 １ 出生，２ ０ ２月 ０ ５年毕 业于南京林 业大学机 电Ｘ程 学院，奇瑞研 究院设计 师、助Ｊ － － ＥＸ 程师 。
１ 前 言 ．
３振 动 预 分 析 的实 测 验 证 ． 通 过 振 动 预 分 析 ， 我 们 大 致 了 解 了 实 际 运 行 条 件 下 Ｐ Ｍ 的振 动 情 况 。测 试 原 理 见 下 图 １ Ａｌ 。我 们 把 振 动 测 试 设 备 的各 传 感 器 与 台架 上 的 Ｐ Ｍ 连 接 ，前 端 设 备 接 出加 速 度 Ａｌ
ｐｒｏ ａｔ ｆ ＣＡＥ ａ ａ ｙ ｉ ｂ ｆ ｒ Ａｌ ｍｏ ｌ ， ｉ ｒ ｔ ｎ ｌ ｓｓＣ ｒ ｄ ｃ ｉ ｒ ｔ ｎ ｌｖ ｌ ｆｒ ｎ ｉ ｇ ｅ ｇｎ ｓａ ｄ ｏ ｔ ｚ ｒ ｄ ｃ ｅ ｉ ｎ ｎ ｌ ｓ ｅ ｏ ｅＰ Ｍ ｕ ｄ ｖ ｂ ａ ａｙ ｉ ａ ｐ ｅ ｉｔ ｂ ａ ｉ ｅ ｕ ｎ ｎ ｎ ｉ ｅ ｐ ｉ ｅｐ ｏ ｕ ｔ ｓｇ ｓ ｎ ａ ｎ ｖ ｏ ｅ ｏ ｎ ｍｉ ｄ
作用 ，可 以对所设计的 Ｐ Ｍ 在产 品化后的使 用性能、ＮＶ ＡＩ Ｈ水 平、生产的工艺性等进行预分析，对 Ｐ Ｍ 在设计阶段不合 ＡＩ 理 的地方进行 改进与优 化， 以免在产 品化后出现工 艺性差或 改模等 问题 。振动预分析是在 Ｐ Ｍ 开模 前一项重要的 Ｃ Ｅ分 Ａｌ Ａ
析， 它可 以预测发 动机在运行条件 下 Ｐ Ｉ 的振 动水 平， ＡＭ 并进行产 品的及 时改进 与优化 ， 避免后期产 品在整机上振动过大而
导致改模 。 关键词 ：Ｃ Ｅ Ａ Ｍ；振动。 Ａ ；Ｐ Ｉ
中图 分 类 号 ：Ｕ４ ４１４．； 文 献 标 识 码 ：Ａ； 文 章 编 号 ： １ ０．１４ （０ ０ ４０ ２ ．２ ６． ＋ ３ ４ ０ ９１ １ ２ １ ）０ ．０ ２０
Ｄ ｉｃ ｓｏｎ ｏｎＡｐｐｌｃ ｔｏ ｏｆＶ ｉ ａ ｓ ｕｓ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｂｒ ｎｔＡｎａｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｐｍ ｅ ｆＰｌ ｓｉ ｉ ｎｔ ｙｓｓｉ ｈｅＤ ｖｅ ｏ ｎｔｏ ａ ｔｃＡ ｒＩ ａｋｅＭ ａ ｆ ｄ ｎｉｏｌ
如果 Ｐ Ｍ 振动超过这些件 的振动要求，发动机 工作将不正 ＡＩ 常 。我们将通 过实例来 阐述 Ｐ Ｉ 开发过程 中振动预分析 的 ＡＭ
重要性 。
２ 动 预 分 析 的 Ｃ Ｅ输 入 及 分 析 ．振 Ａ 进 行 振 动 预 分 析 需 要 以 下 的输 入 条件 ： ２１ 试 发 动 机 在 运 行 条 件 下 在 整 个 转 速 范 围 内 缸 盖 ． ．测
芜湖职业技术学院学报 ２ １ ００年第 １ ２卷第 ４期
振 动预分析在塑料进 气歧管开发 中的应用探讨
周 华 宋亚 东
（ 奇瑞汽车股份有限公 司发动机研究院，安徽芜湖，２ １０ ） ４０ ９
摘 要：Ｃ ＡＥ分析在发动机塑料进气歧管 （ ｌｓｃＡｉ Ｉｔ ｅＭａ ｉ ｌ Ｐａｔ ｒ ｎａ ｎｆ ｄ以下简称 Ｐ Ｍ ）的设计开发过程 中起着至关重要的 ｉ ｋ ｏ ＡＩ