【正文】 外各企業(yè)對(duì)其實(shí)用的相關(guān)數(shù)值模型、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、有關(guān)關(guān)鍵的技術(shù)細(xì)節(jié)是高度保密的，而且在分析處理過(guò)程中相關(guān)問(wèn)題解決是長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，特別依賴(lài)于大量基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)所得。通過(guò)分析所得結(jié)果，驗(yàn)證計(jì)算模型的正確性，證實(shí)該發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的可行性和可靠性。(2)有限元分析模型建立及載荷計(jì)算將建立的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為有限元分析模型，并進(jìn)行有效合理的網(wǎng)格劃分。機(jī)體作為柴油機(jī)所有部位中的重要組成部分同時(shí)也是柴油機(jī)的骨架，在一定程度上使所有的運(yùn)動(dòng)部件得以保持穩(wěn)定的相對(duì)位置以保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以機(jī)體在制造過(guò)程中絕對(duì)不能出現(xiàn)一絲一毫的差錯(cuò)，否則將影響整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)。 Pro/E是全方位的3D產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件包，和相關(guān)軟件Pro/DESINGER（造型設(shè)計(jì)）、Pro/MECHANICA（功能仿真），集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開(kāi)發(fā)、加工制造、鈑金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)構(gòu)分析、有限元分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能，從而使用戶(hù)縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間并簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)的流程；國(guó)際上有27000多企業(yè)采用了PRO/ENGINEER軟件系統(tǒng)，作為企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過(guò)的簡(jiǎn)易和靈活。單擊控制板上的“放置”按鈕，單擊“定義”按鈕② 彈出“草繪”對(duì)話框。 圖（） ④ 在拉伸工具面板中，選擇“”按鈕，輸入深度為61，單擊確認(rèn)“”按鈕，生成齒輪箱。接受其余的默認(rèn)設(shè)置，單擊“草繪”，進(jìn)入草繪模式。單擊控制板上的“放置”按鈕，單擊“定義”按鈕；② 彈出“草繪”對(duì)話框。單擊控制板上的“放置”按鈕，單擊“定義”按鈕；② 彈出“草繪”對(duì)話框。單擊控制板上的“放置”按鈕，單擊“定義”按鈕；② 彈出“草繪”對(duì)話框。圖（） ② 通過(guò) 孔、鏡像、陣列等工具做出如下效果圖圖（）其他部分的繪制如下圖，通過(guò)拉伸、拔摸、鏡象、陣列、殼工具、孔、圓角可得其他部分的繪制如下圖，圖（）圖（） 圖（）第三章：輕型175F發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析相關(guān)理論第三章： 輕型175F發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析相關(guān)理論 有限元法介紹對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工程問(wèn)題我們常用各種主要量相聯(lián)系的代數(shù)方程、微分方程或積分方程來(lái)描述。有限差分法在概念上雖然簡(jiǎn)單，但它具有一些缺點(diǎn)。有限元法(FiniteElementMethod，F(xiàn)EM),也稱(chēng)為有限單元法或有限元素法，基本思想是將求解區(qū)域離散為一組有限個(gè)且按一定方式相互連接在一起的單元的組合體。第二，對(duì)每一個(gè)有限元運(yùn)用基本的概念推導(dǎo)近似因數(shù)。其中，近似函數(shù)是代數(shù)多項(xiàng)式，而待定參數(shù)代表邊界上和單元內(nèi)部有限個(gè)額定點(diǎn)(稱(chēng)為節(jié)點(diǎn))處的解答值。從簡(jiǎn)單對(duì)象的一維單一網(wǎng)格到復(fù)雜對(duì)象的多維多種網(wǎng)格單元。這些重大發(fā)展使有限元分析擺脫了僅為性能校核工具的原始階段。在整個(gè)過(guò)程中，其難點(diǎn)在于線性方程組的求解，這是因?yàn)閷?duì)于一個(gè)比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)而言，其離散的單元及節(jié)點(diǎn)數(shù)目往往是上十萬(wàn)，甚至上百萬(wàn)，因此對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件有比較高要求，另外，要保證有限元解的正確性，與合理建立有限元模型和正確處理邊界條件以及約束信息都緊密相關(guān)。對(duì)于等參數(shù)單元，它是自然坐標(biāo)的函數(shù)。另外由公式（27）構(gòu)造的形函數(shù)還需檢驗(yàn)它是否滿(mǎn)足：（對(duì)等參數(shù)單元，是自然滿(mǎn)足的就無(wú)須檢驗(yàn)），和位移協(xié)調(diào)條件。應(yīng)力分量；應(yīng)變分量、.其示意圖如圖()所示： 圖() 三維問(wèn)題中的應(yīng)力分量三維問(wèn)題的應(yīng)變與位移關(guān)系的方程用矩陣表示為: ()彈性體的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系要視彈性體的材料而定。前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶(hù)可以方便地構(gòu)造有限元模型。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等[6]。命令一經(jīng)執(zhí)行，該命令就會(huì)在LOG文件中列出，打開(kāi)輸出窗口可以看到LOG文件的內(nèi)容。ANSYS軟件提供了兩種工作模式，即人機(jī)交互方式(GUI方式)和命令流輸入方式(BATCH方式)。另外使用前者往往會(huì)生成大量的文件，對(duì)于一個(gè)較大的分析模型，其生成的數(shù)據(jù)文件也許是幾兆字節(jié)，有時(shí)會(huì)是十幾兆字節(jié)，甚至達(dá)到幾百兆字節(jié)，這么大的數(shù)據(jù)文件在交流時(shí)，是非常不方便的。而用GUI方式生成的數(shù)據(jù)文件則不能直接交流。第四章：輕型175F發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體有限元分析第四章： 輕型175F發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體有限元分析 引言發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和性能件，故機(jī)體的可靠性直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)整體的性能。本章對(duì)175F機(jī)體進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，得出其在極限工況下的變形和應(yīng)力分布情況。分析的對(duì)象從單缸、三缸、四缸擴(kuò)展到12缸。要想提高分析的精度，就需要精確的模型，這樣問(wèn)題的規(guī)模就非常大，對(duì)計(jì)算條件的要求非常高，而且建模和計(jì)算所耗費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)。另外一個(gè)問(wèn)題是邊界約束條件的處理。 機(jī)體實(shí)體模型的建立利用ANSYS軟件建立有限元模型，有兩種建模方法:一是利用實(shí)體造型功能，首先創(chuàng)建實(shí)體模型，然后再在實(shí)體模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行網(wǎng)格劃分操作，完成有限元模型。而且，直接生成有限元網(wǎng)格，網(wǎng)格的密度是一定的，因此在建模之前，對(duì)用多少單元能夠描述實(shí)際結(jié)構(gòu)必須心中有數(shù)，網(wǎng)格密度的修改比較麻煩:而在實(shí)體模型的基礎(chǔ)上劃分網(wǎng)格，可很方便地控制網(wǎng)格的密度，適合于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建模。顯然，這樣極大地提高了分析結(jié)果的可信度，同時(shí)也大大提高了有限元網(wǎng)格模型的生成速度和分析效率，節(jié)約了大量的時(shí)間和人力。175F機(jī)體為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，是一個(gè)經(jīng)鑄造、機(jī)加后得到的結(jié)構(gòu)，其形狀較為復(fù)雜，在鑄造的箱體上分布有各種加強(qiáng)筋、凸臺(tái)、軸承孔、冷卻水套、油道孔和各種縱橫隔板。雖然該機(jī)體的實(shí)體模型的有限元模型是為機(jī)體靜強(qiáng)度分析、應(yīng)力分析和變形分析，理論上應(yīng)考慮機(jī)體局部結(jié)構(gòu)特征以分析了解機(jī)體局部的特性與應(yīng)力狀況，但綜合考慮機(jī)體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，可以對(duì)安裝機(jī)體附件用的凸臺(tái)、小的螺栓孔、油道、油孔等對(duì)整體特性影響較小的局部結(jié)構(gòu)予以忽略，如果不省略細(xì)小的孔洞，這些細(xì)小的結(jié)構(gòu)在劃分網(wǎng)格時(shí)單元邊長(zhǎng)較小，為了與之協(xié)調(diào)，其相鄰區(qū)域單元邊長(zhǎng)也較小，勢(shì)必導(dǎo)致單元總數(shù)成倍增加，計(jì)算時(shí)間呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。3)螺栓孔的處理。圖()所示為建立的機(jī)體的三維實(shí)體模型。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是幾何元素過(guò)多，要生成其有限元網(wǎng)格需要高性能高配置的硬件，對(duì)于沒(méi)有經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的實(shí)體模型，現(xiàn)有的硬件無(wú)法實(shí)現(xiàn)。這主要是由于結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，三維實(shí)體造型的一些細(xì)節(jié)存在問(wèn)題或者過(guò)細(xì)，導(dǎo)致失敗，這就需要修改實(shí)體模型或者在ANSYS中進(jìn)行拓?fù)湫扪a(bǔ)，這些模型修改工作非常繁瑣費(fèi)時(shí)，是建立有限元模型中工作量最大的地方。有限元中，三維實(shí)體元有兩類(lèi):六面體單元和四面體單元。網(wǎng)格的數(shù)量多少直接影響計(jì)算的精度和計(jì)算規(guī)模的大小。在計(jì)算結(jié)構(gòu)固有動(dòng)力特性時(shí)，如果僅僅計(jì)算少數(shù)低階模態(tài)，可采用較的網(wǎng)格。而計(jì)算固有特性時(shí)則應(yīng)趨于采用較均勻的網(wǎng)格形式。 Pro/E文件導(dǎo)入ANSYSPro/E文件導(dǎo)入ANSYS①將prt文件另存為“igs”格式②點(diǎn)擊FileImportIGS,選擇保存的“igs”文件③依次選擇PlotctrlStyleSolit Model FacetsFine④依次選擇PlotVolumes圖（） 分析前處理1）創(chuàng)建“jitia”的工作名：從主菜單中選擇Main Menu：File＞Change Jobname…。單擊“Add…”按鈕，將打開(kāi)“Library of Element Types（單元類(lèi)型庫(kù)）”，如圖所示。圖 （)依次單擊Structural＞Linear＞Elastic＞Isotropic，展開(kāi)材料屬性的樹(shù)形結(jié)構(gòu)。查看節(jié)點(diǎn)數(shù)與單元數(shù)：得到總數(shù)為76790個(gè)單元格，135621個(gè)結(jié)點(diǎn)。邊界條件的施加方式與有限元網(wǎng)格模型的生成方式直接相關(guān)，對(duì)基于幾何模型建立的有限元模型，邊界條件可以施加在幾何模型的邊、表面、點(diǎn)。這樣可以使繁雜的邊界條件施加變得直觀方便[15]。為了盡可能真實(shí)的反映機(jī)體在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中的受力情況，在分析中仔細(xì)考慮了各種約束的影響。根據(jù)第3章提供的計(jì)算方法和計(jì)算公式，可以順利算出氣缸壁所受的工作壓力活轉(zhuǎn)角360176。 加載和計(jì)算結(jié)果分析 加載具體步驟是：選擇Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructural，選擇Displacement定義約束區(qū)，選擇Force/Monent定義加載載荷。從機(jī)體曲軸有限元應(yīng)力分析結(jié)果中可以看出,無(wú)論是受壓力見(jiàn)圖 ()還是受拉力見(jiàn)圖 (),在氣缸缸臂頂端周?chē)案咨w螺栓孔周?chē)加休^大集中應(yīng)力,圖中應(yīng)力單位為Mpa最危險(xiǎn)部位是缸套頂端。 靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核靜強(qiáng)度安全系數(shù)計(jì)算公式為，式中是材料強(qiáng)度極限，175F機(jī)體材料經(jīng)正火和調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限本文取400MPa，是危險(xiǎn)部位最大應(yīng)力，按最大應(yīng)力數(shù)進(jìn)行校核。代入公式可得，,所以柴油機(jī)的機(jī)體滿(mǎn)足疲勞強(qiáng)度要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中就要求我們要相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)，一絲一毫的差錯(cuò)就可能導(dǎo)致有限元分析的錯(cuò)誤，從而功虧一簣。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了很多東西，深刻的了解到了自己知識(shí)的不足：對(duì)學(xué)習(xí)所得的東西往往停留在理論的程度上而沒(méi)有提升到實(shí)踐的高度上去。在這次設(shè)計(jì)中Pro/E與ANSYS在對(duì)接時(shí)出現(xiàn)了一點(diǎn)錯(cuò)誤，其根本的原因就是自己平時(shí)沒(méi)有注意Pro/E畫(huà)圖的細(xì)節(jié)，在細(xì)微的地方還存在著一定的問(wèn)題從而導(dǎo)致分析的圖形出現(xiàn)錯(cuò)誤，這為以后的學(xué)習(xí)敲響了警鐘：凡是都要做到細(xì)致，一絲不茍。同時(shí)在自己的設(shè)計(jì)過(guò)程中還存在了很多的不足之處，孫老師都不厭其煩的指出了我的錯(cuò)誤使得我可以及時(shí)糾正，不至于偏離課題的方向。能跟你們一起渡過(guò)這美好的大學(xué)時(shí)光，感覺(jué)自己非常的