内燃机曲轴连杆机构设计分析及加工.docx
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内燃机曲轴连杆机构设计分析及加工
内燃机曲轴连杆机构设计分析及加工
梁子京
(13级机制4班,201330230416)
摘要:
本设计探讨了基于CAD/CAE/CAM技术进行曲柄连杆机构设计的方法及其实现过程。
首先进行实体建模和虚拟装配,得到曲轴连杆机构的分析模型;然后利用所建模型对连杆进行有限元分析;最后对连杆本体进行模拟加工。
研究结果表明,在曲柄连杆机构设计中引入CAD/CAE/CAM技术可以大大缩短产品开发周期和节约开发费用。
关键词:
曲轴连杆建模有限元分析加工
1、【设计背景】
柴油机是内燃机车的核心部件,随着内燃机车向高速、大功率方向的发展,对其设计要求越来越高。
如何在柴油机零部件设计过程中引入现代设计方法成为亟待解决的问题。
为此,本文针对CAD/CAE/CAM技术在柴油机曲柄连杆机构设计中的应用进行了研究。
一般认为,CAD指实体建模和虚拟装配,即利用计算机技术进行几何设计。
CAE指基于CAD所建的几何模型,利用计算机进行模拟分析和计算。
CAM包括工艺设计、数控编程及加工仿真。
随着计算机在制造业中的应用,CAD/CAE/CAM技术越来越引起关注。
2、【CAD建模过程】
利用CAD软件Pro.e中的建模命令,完成柴油内燃机曲轴连杆中连杆体、曲轴、活塞的三维建模。
连杆体如图1,2曲轴如图3,活塞如图4
图1
图2
图3
图4
将各零件的实体模型引入pro.e装配环境,按零件的装配次序,完成各零件的定位和装配即可生成曲柄连杆机构的装配模型,如图5所示。
图5
利用AutoCAD软件完成对连杆的二维图,如图6
图6
3、【CAE分析过程】
连杆有限元分析
将在pro.e中建立的实体模型引入到ANSYS有限元软件中,施加荷载,对其进行有限元分析,以确定其强度。
3.1、打开零件--连杆,进入mechanical模型设计,如图7
图7
3.2、打开属性,对工件添加材料和进行材料分配,如图8
图8
3.3、对工件添加约束和加入负载,如图9、10
图9
图10
3.4、创建网格,如图11
图11
3.5、对工件进行分析,得出结果,如图12
图12
4、【CAPP,CAM过程】
完成零部件的CAE分析后,将最终确定的设计模型引入CAM模块进行加工仿真。
首先,根据的形状特点、精度要求、加工条件和使用要求等确定活塞的加工方案;然后,对实体模型进行分析生成“毛坯”,利用操作导航器设置各种加工参数,在刀具路径后处理中设置主轴转速、移动进给率、刀具号、打开或关闭冷却液等参数;最后,进行仿真加工,加工仿真结果如下:
1、首先新建制造,加入参照模型,选择缺省,在创建工件,如图13、14
图13
图14
2、新建坐标系,如图15
图15
3、选择洗削和夹具、零点和退刀平面,如图16
图16
4、选择洗削平面、刀具设置,如图17、18、19
图17
图18
图19
5、画洗削平面、选择洗削平面,路径演示,如图20
图20
6、倒出nc数据,图21
图21
7、刀具加工文件(前30位)
%
N1T1M6
N2S2000M3
N3G0X17.748Y-29.
N4G43Z5.H1
N5Z2.
N6G1Z-2.F2.
N7X-17.748
N8X-20.663Y-27.
N9X20.663
N10X23.043Y-25.
N11X-23.043
N12X-25.039Y-23.
N13X25.039
N14X26.739Y-21.
N15X-26.739
N16X-28.195Y-19.
N17X28.195
N18X29.445Y-17.
N19X-29.445
N20X-30.512Y-15.
N21X30.512
N22X31.416Y-13.
N23X-31.416
N24X-32.171Y-11.
N25X32.171
N26X32.787Y-9.
N27X-32.787
N28X-33.272Y-7.
N29X33.272
N30X33.63Y-5.
5、【设计总结】
在本次设计中对所学的CAD、CAE、CAM一个运用和巩固,本课程设计让我收获颇多,让我对零件的建模、分析、加工的理解又加深了一个层次,体会到了CAD/CAE/CAM的集成与一体化的必要与好处。
本次设计中我主要应用了pro.e进行建模和加工,应用ANSYS进行分析,这让我对这两个软件的理解和使用提升到了一个新的高度。
不足之处,在零件加工过程中,对复杂零件的加工处理的能力还需加强,基础知识理论还不够扎实。
以后会多结合所学的理论知识,多加操练CAD/CAE/CAM软件,做到熟能生巧,不断提高自己。
6、【参考文献】
[1]商跃进.有限元原理与ANSYS应用指南[M].北京:
清华大学出版社.2005.
[2]岳东鹏.苗德华.张伯俊.车用发动机连杆有限元分析[J].天津工程师范学院学报,2007
[3]樊旭平.Pro.e/ENGINER野火版5.0自学手册.北京:
人民邮电出版社,2006
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- 内燃机 曲轴 连杆机构 设计 分析 加工
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