【正文】 基礎(chǔ)。單元個(gè)數(shù)從很粗糙的以百計(jì)發(fā)展到較為精細(xì)的數(shù)以十萬計(jì)。 機(jī)體有限元模型的建立隨著有限元計(jì)算建模理論、技術(shù)及分析軟件的發(fā)展，對(duì)機(jī)體進(jìn)行有限元建模及有限元模型分析的研究不斷深入。對(duì)于機(jī)體的變形和靜強(qiáng)度分析要考核機(jī)體在極限工作狀況下的剛度和強(qiáng)度問題。機(jī)體必須有足夠的剛度和強(qiáng)度，以保證零部件的正確幾何形狀和零部件之間的正確配合關(guān)系。總之，APDL方式對(duì)于一個(gè)大型的復(fù)雜模型來說，是利大于弊，一般的方式是利用第一次分析時(shí)生成的LOG文件，對(duì)這個(gè)文件作適當(dāng)?shù)男薷募纯傻玫阶约好盍魑募偬砑右恍〢PDL控制命令，就可以得到APDL命令的文件[7]。4）不受ANSYS軟件的版本限制，一般情況下，ANSYS軟件以GUI方式生成的數(shù)據(jù)文件只能向上兼容一個(gè)版本。3）不受ANSYS軟件的系統(tǒng)操作平臺(tái)的限制，即用戶使用APDL文件既可以在WindowS平臺(tái)進(jìn)行交流運(yùn)行，也可以在UNIX或其它的操作平臺(tái)上運(yùn)行。而對(duì)于后者來說，它具有下列優(yōu)點(diǎn):1）可以減少大量的重復(fù)工作，特別適用于經(jīng)少許修改(如修改網(wǎng)格的密度)后需要多次重復(fù)計(jì)算的場合，可為設(shè)計(jì)人員節(jié)省大量的時(shí)間，以利于設(shè)計(jì)人員有更多的精力來從事產(chǎn)品的構(gòu)思。簡單而繁雜的重復(fù)工作有時(shí)甚至?xí)绊懙皆O(shè)計(jì)人員的心情，從而造成模型的分析質(zhì)量下降。前者對(duì)于初學(xué)者特別是己經(jīng)使用windows操件界面的廣大用戶來說，似乎要容易掌握一些，用戶不需要記住編程語言的使用規(guī)則與命令的使用格式等，只要用鼠標(biāo)在圖標(biāo)上進(jìn)行操作即可。這種命令方式在進(jìn)行某些重復(fù)性較高的工作時(shí)，能有效地提高工作速度。如果軟件運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，查看LOG文件中的命令流及其錯(cuò)誤提示，將有助于快速發(fā)現(xiàn)問題的根源。用戶的指令可以通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊菜單項(xiàng)選取和執(zhí)行，也可以在命令輸入窗口通過鍵盤輸入。此外，它的統(tǒng)一和集中的數(shù)據(jù)庫，保證了系統(tǒng)各模塊之間的可靠和靈活的集成。軟件提供了100種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析(可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析)、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的禍合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力。 ANSYS軟件ANSYS軟件介紹ANSYS軟件主要包括三個(gè)部分:前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。在三維彈性理論中，一般都假定材料是各項(xiàng)同性的，因此，物理方程，即廣義Hooke定律: () 式中E為彈性材料的彈性模量，為泊松比。 應(yīng)變、應(yīng)力矩陣三維彈性體情況下的力學(xué)基本變量為:位移分量u、v、w。對(duì)于自由度總數(shù)為n的空間結(jié)構(gòu)，其整體等效荷載列陣{R}為: （）它是由單元的等效結(jié)點(diǎn)荷載列陣集合而成的，若單元有d個(gè)結(jié)點(diǎn)，則元素為 （） 類似平面問題那樣，應(yīng)用虛功保持相等的條件導(dǎo)出求解的普遍公式為： （）其中 （） （） （） 公式中的，分別是集中荷載、分布體力、分布面力列陣；分別是集中荷載、分布體力、分布面力的單元等效結(jié)點(diǎn)荷載列陣；v為單元的體積，為單元受載面的面積。應(yīng)用公式（37）時(shí)，對(duì)于四面體，宜用體積坐標(biāo)（專門使用于四面體單元的一種自然坐標(biāo)，其特點(diǎn)類似于三角形單元中的面積坐標(biāo)）表示F（x,y,z），因?yàn)樗男问阶顬楹唵危粚?duì)于等參數(shù)單元，宜將式中整體坐標(biāo)變量x,y,z 替換位局部的自然坐標(biāo)變量。同時(shí)兼作坐標(biāo)變換式的插值基函數(shù)。 單元的位移模式設(shè)單元具有d個(gè)鉸結(jié)結(jié)點(diǎn)，則其位移模式的普遍形式為: （u,v,w） (） 或 （）其中 （） （）這里I為三階單位矩陣，即 是單元位移模式的插值基函數(shù)，也稱為形函數(shù)；對(duì)于規(guī)整單元，它是x，y，z的函數(shù)。 有限元結(jié)構(gòu)離散化作為空間三維實(shí)體離散化模型有四面體、三棱柱、棱柱體、任意六面體等參數(shù)等單元模型，作為連接相鄰單元的結(jié)點(diǎn)有鉸接的(保證其位移本身連續(xù))，和其它的連接形式(保證位移本身及其若干階偏導(dǎo)數(shù)連續(xù))，結(jié)點(diǎn)位置除在單元的角點(diǎn)外，還可分布在棱邊中間。在引入結(jié)構(gòu)約束信息，消除了結(jié)構(gòu)總剛度矩陣的奇異性后，便可由該線性方程組解出未知的節(jié)點(diǎn)位移；4)根據(jù)已知的節(jié)點(diǎn)位移，計(jì)算各單元的應(yīng)力[4]。計(jì)算結(jié)果的可視化顯示可以將模型的應(yīng)力、位移和溫度場等的靜動(dòng)態(tài)結(jié)果以及對(duì)模型可能出現(xiàn)缺陷(裂紋等)的位置、形狀、大小及其可能波及區(qū)域以非常直觀的方式顯示。從對(duì)象的性能校核到自動(dòng)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、分析。從單一材料到多種材料。對(duì)象的離散從手工到半自動(dòng)到全自動(dòng)。由插值法理論可以發(fā)現(xiàn)插值函數(shù)的階數(shù)(或次數(shù))取決于單元中節(jié)點(diǎn)的數(shù)目[3]。于是有限元法可解釋成是變分法的一個(gè)逐段應(yīng)用。這個(gè)概念是用一個(gè)線性的代數(shù)多項(xiàng)式組合來表達(dá)一個(gè)任意連續(xù)的函數(shù)。這個(gè)方法優(yōu)于以上兩種方法，它具有兩個(gè)基本特點(diǎn):第一，以一批幾何上簡單的子域(稱為有限元)表示一個(gè)幾何上復(fù)雜的域。根據(jù)不同分析學(xué)科，推導(dǎo)出每一個(gè)單元的作用力方程，組成整個(gè)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)方程，最后求解該系統(tǒng)方程。變分法的缺點(diǎn)是對(duì)于具有任意域的問題難以建立近似函數(shù)。最明顯的缺點(diǎn)是近似解的導(dǎo)數(shù)不準(zhǔn)確、沿非線性邊界難于引入邊界條件、幾何上復(fù)雜的域難于精確表達(dá)以及不適用于非均勻和非矩形的網(wǎng)格[3]。引入邊界條件后解這些方程式，可得各網(wǎng)點(diǎn)處的數(shù)值。目前對(duì)于這些方程的近似解析方法使用較多的主要有:有限差分法、變分法以及有限元法。圖（）④ 在拉伸工具面板中，選擇“”按鈕，輸入長度為20，單擊確認(rèn)“”按鈕，圖（） （8）繪制氣缸體孔① 在孔工具面板中，選擇“”按鈕，輸入鉆孔直徑為81，“”按鈕。選擇剛剛的平面為草繪平面，接受其余默認(rèn)設(shè)置，進(jìn)入草繪模式。圖（）④ 在拉伸工具面板中，選擇“”按鈕，輸入深度為18，單擊確認(rèn)“”按鈕，圖（）⑤ 對(duì)該面通過拉伸、陣列、孔等工具做出如圖效果圖圖（） （7）繪制活塞汽缸體裝配面① 單擊拉伸工具按鈕，打開拉伸工具控制板。選擇front平面為草繪平面，接受其余默認(rèn)設(shè)置，進(jìn)入草繪模式。圖（）④ 在拉伸工具面板中，選擇“”按鈕，輸入深度為2，單擊確認(rèn)“”按鈕，如圖所示：圖（） （6）繪制曲軸主軸頸軸承孔凸臺(tái)① 單擊拉伸工具按鈕，打開拉伸工具控制板。選擇前面的平面為草繪平面，接受其余默認(rèn)設(shè)置，進(jìn)入草繪模式。效果如下圖：圖（）⑤ 在對(duì)面建立同樣的凸臺(tái)，步驟略圖（） （5）前端面 ① 單擊拉伸工具按鈕，打開拉伸工具控制板。 ③ 繪制剖面，如下圖所示，繪制完后點(diǎn)擊””退出草繪模式。選擇right端面作為草繪平面。效果如下圖：圖（） （4) 制作凸臺(tái)： ① 單擊拉伸工具按鈕，打開拉伸工具控制板。 ③ 繪制剖面，如下圖所示，繪制完后點(diǎn)擊””退出草繪模式。選擇front面作為草繪平面。圖 ,新建文件 選擇模板 用拉伸、拔摸、鏡象、陣列、殼工具、孔等工具做出機(jī)體總外形（1）在 Pro/E 中打開草繪依照 2 維圖繪制基本骨架拉伸得到機(jī)體的基本骨架如圖（） 圖 () 圖 () （2)再選擇一個(gè)基準(zhǔn)面把基本骨架挖殼體得到圖（） 壁厚5mm 圖（） (3) 拉伸形成齒輪箱① 單擊拉伸工具按鈕，打開拉伸工具控制板。 在這里我們用PRO/E 。Pro/E是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。 Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。 175F機(jī)體實(shí)體建模過程 Pro/E簡介 Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。10多年來，經(jīng)歷20余次的改版，已成為全世界及中國地區(qū)最普及的3D CAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、航天、家電、玩具等行業(yè)。為了在提高機(jī)體性能的同時(shí)又避免出現(xiàn)問題，于是研究機(jī)體的強(qiáng)度并找到其脆弱的部分并進(jìn)行改善，已經(jīng)勢(shì)在必行。隨著技術(shù)的不斷成熟，對(duì)柴油機(jī)的要求也變得越來越嚴(yán)格：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)又要做到節(jié)能減排。這些力隨著工作狀況，它的作用點(diǎn)、大小、方向也在不停的變化當(dāng)中。(4)計(jì)算結(jié)果分析通過對(duì)機(jī)體的靜強(qiáng)度安全系數(shù)和疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)的分析得出結(jié)論。通過發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計(jì)算，得到發(fā)動(dòng)機(jī)各部件在不同工況下的受力情況，并提取本文欲分析工況下所需的各部件所受力的值。具體研究內(nèi)容和重點(diǎn)如下：(1)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的實(shí)