基于有限元連桿受力分析畢業(yè)論文-文庫吧
2025-07-24 14:30 本頁面
【正文】 chanism 1 引言 近半個(gè)世紀(jì)來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展以及其廣泛的應(yīng)用和有線元理論的不斷完善，出現(xiàn)了許多的有限元軟件。例如 ANSYS,ALGOR 等等。 ANSYS 作為一款大型的有限元分析軟件，在各個(gè)領(lǐng)域得到了充分的應(yīng)用，能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)﹑熱﹑流體﹑電磁以及人體力學(xué)等方面有諸多的應(yīng)用。而 Pro/ENGINEER﹑ CATIA 等三維軟件則廣泛的應(yīng) 用在機(jī)械制造﹑汽車﹑船舶﹑土木工程﹑鐵路等領(lǐng)域。 ANSYS 是第一個(gè)通過IOS9001 質(zhì)量認(rèn)證的大型有限元分析軟件，是美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)分析軟件也是近 20種專業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)分析軟件。 [1] 、現(xiàn)狀及意義 論文研究的目的和意義 連桿 機(jī)構(gòu)作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的重要組成部分，了解其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，有 利于 更深刻的認(rèn)識發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程、 同時(shí)也可以在減輕連桿質(zhì)量的同時(shí)提高其剛度和強(qiáng)度。設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)和尺寸，所以我們需要用其 ANSYS 有限元分析的軟件對其進(jìn)行生產(chǎn)前的分析，使 我們設(shè)計(jì)的產(chǎn)品更加的合理可靠。 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿研究現(xiàn)狀 連桿在汽車的運(yùn)動(dòng)的過程中將活塞上所受到的力傳遞給曲軸變成轉(zhuǎn)矩，維持發(fā)動(dòng)機(jī)不斷的工作。目前，我國的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的制造技術(shù)與國外相差不大，但是我國在連桿的高強(qiáng)度，低重量的方面與國外還有較大的差距。 2 論文研究的意義 伴隨近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，大內(nèi)存、高處理速度計(jì)算機(jī)的普及， 計(jì)算機(jī)建模軟件功能也日益完善和強(qiáng)大，使得建立復(fù)雜三維實(shí)體模型、基于三維有限元模型進(jìn)行有限元分析 成為可能，為整個(gè)產(chǎn)品的制造縮短了其制造的時(shí)間和成本 。 通過有限元軟件的 分析，使我們需要進(jìn)行的數(shù)學(xué)分析大為簡化。 因此，在先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)成熟的條件下，跟隨時(shí)代的發(fā)展，適時(shí)的將它們應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的研究，既具有現(xiàn)實(shí)意義，且符合時(shí)代發(fā)展趨勢。 論文研究主要內(nèi)容 本文以 捷達(dá) EA113 發(fā)動(dòng)機(jī) 連桿 為研究對象，借助主流軟件 Pro/ENGINEER 對其進(jìn)行了 三維建模 ， 并在建模之后利用 ANSYS 軟件對其進(jìn)行了有限元分析。 具體工作如下： (1) 利用軟件 Pro/ENGINEER 建立 連桿 的三維模型，包括 連桿的大頭 ， 桿身和連桿小頭結(jié)構(gòu)等，全面深入地了解 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并以此為基礎(chǔ)完 成發(fā)動(dòng)機(jī) 連桿 的 有限元分析 ； (2) 利用 ANSYS 軟件對 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿進(jìn)行力 學(xué)分析，并錄制 視頻 動(dòng)畫 有效觀察，同時(shí)對有限元分析的結(jié)果進(jìn)行自己的分析。 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿運(yùn)動(dòng)分析 發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要機(jī)構(gòu)，它包括連桿大頭、桿身、連桿小頭等組成，與活塞和曲柄一起做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其具體的參數(shù)有：連桿桿長 L，連桿小頭的孔徑 d和寬度 b,連桿大有孔徑 D 和寬度 B。圖 11所示即為其運(yùn)動(dòng)分析示意圖。 [2] 圖 11 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿運(yùn)動(dòng)分析示意圖 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的三維模型建立 本論文以捷達(dá) EA113 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿作為分析對象 ,其具體參數(shù)如表 141 所示（單 3 位 mm）： 表 141 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿參數(shù)表 連桿大頭 桿身 連桿小頭 外徑 D= 桿長 L=149 外徑 D= 內(nèi)徑 d= 桿厚 H=18 內(nèi)徑 d= 厚度 H= ／ 厚度 H= 圖 1連桿結(jié)構(gòu)式意圖 2 基于 ANSYS發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的有限元分析 對于汽車連桿的有限元分析我們是利用 ANSYS 軟件來分析的。其具體的分析過程有以下幾步： 網(wǎng)格的劃分 ANSYS 提供了使用便捷，高質(zhì)量的對三 維模型進(jìn)行了網(wǎng)格劃分功能，包括延生劃分，映像劃分，自由劃分和自適應(yīng)劃分 4 種網(wǎng)格劃分的方法。網(wǎng)格的劃分就相當(dāng)于我們對模型的簡化和獨(dú)立的分析，利用數(shù)學(xué)的微元思想對劃分的網(wǎng)格進(jìn)行受力分析。同時(shí) ANSYS 提供了如下的分析類型：結(jié)構(gòu)靜力分析，結(jié)構(gòu)動(dòng)力 學(xué) 分析，結(jié)構(gòu)非線性分析，動(dòng)力學(xué)分析，熱分析，電磁場分析，流體動(dòng)力學(xué)分析，聲場分析，壓電分析。這里我們使用的是結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析。 加載 在 ANSYS 中的加載方式有兩種，一種是直接在有限元分析的模型上加載，另一種是在實(shí) 4 體模型上加載。我們是在實(shí)體模型上加載的，因?yàn)閷?shí)體加載操作 更方便。有連桿的動(dòng)力學(xué)分析可知，當(dāng)連桿運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，此時(shí)連桿受到的氣體作用力和慣性力達(dá)到最大值，故我們只對此時(shí)連桿進(jìn)行有限元分析，對于連桿的小頭的內(nèi)圓的下半部分進(jìn)行載荷的施加。 求解 我們用過前面的兩個(gè)步驟就可以對連桿進(jìn)行受力的求解，得到我們需要的結(jié)果。 后處理 有限元方法分析問題得到的是數(shù)值結(jié)果，要想從這些數(shù)值中總結(jié)出各種場量的變化規(guī)律，并不容易，工作量非常大。則有限元分析軟件的突出優(yōu)勢就是后處理部分，將分析有效快捷的呈遞給用戶。但是 ANSYS 的后處理僅是用于檢查分析結(jié)果工具。仍然需要工程能力來分析處理的結(jié)果。 ANSYS 的簡介 ANSYS 軟件是美國
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