直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸ansys分析-在線瀏覽
2024-08-09 03:46本頁(yè)面
【正文】 于曲軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，利用有限元軟件進(jìn)行建模時(shí)很難保證與圖紙上的曲軸結(jié)構(gòu)完全一致，因此建模時(shí)必須簡(jiǎn)化模型。因此，建模時(shí)忽略了對(duì)分析結(jié)果影響較小的特征，如軸頸上的油孔和后凸緣盤上的環(huán)槽。表1 曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)主軸頸長(zhǎng)度主軸頸直徑連桿軸頸長(zhǎng)度連桿軸頸直徑曲柄厚度平衡重厚度尺寸/mm3580406625平衡重的二維設(shè)計(jì)尺寸如圖3所示。曲軸三維建模后如圖4所示。表2列出了QT800的材料性能參數(shù)。圖5 曲軸材料參數(shù) 有限元網(wǎng)格劃分是將整體模型結(jié)構(gòu)離散化,是數(shù)值分析的前提，也是至關(guān)重要的一步，它直接影響著后續(xù)數(shù)值計(jì)算分析結(jié)果的精確性。本文中采用ANSYS 。Workbench中可以直接劃分網(wǎng)格（Direct Meshing）。 確定物理場(chǎng)和網(wǎng)格劃分法在網(wǎng)格劃分之前必須確定物理場(chǎng)的類型，Workbench中提供Mechanical、CFD、Electronmagnetics和Explicit四種物理場(chǎng)類型。 確定全局網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置全局網(wǎng)格設(shè)置通常用于整體網(wǎng)格劃分的部署，包括網(wǎng)格尺寸函數(shù)size，邊界層函數(shù)Inflation，平滑度函數(shù)Smooth等等。表3 全局網(wǎng)格參數(shù)RelevanceCenterElementSizeSmoothingTransitionSpan AngleCenterCoarseDefaultMediumFastCoarse圖6 全局網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置界面 確定局部網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置整個(gè)曲軸由5個(gè)主軸頸，4個(gè)連桿軸頸，4個(gè)曲柄和平衡重，1個(gè)前端軸和后凸緣盤。曲軸軸頸部分為一系列規(guī)則的圓柱體，采用Sweep Method劃分法；曲柄、平衡重、前端軸和后凸緣盤形狀較為不規(guī)則，采用Automatic Method劃分法，即在四面體和掃掠型劃分之間自動(dòng)切換，當(dāng)幾何體不規(guī)則時(shí)，程序自動(dòng)產(chǎn)生四面體。整體曲軸網(wǎng)格劃分后如圖7所示，共包含45121個(gè)單元，82631個(gè)單元節(jié)點(diǎn)。Skewness基于歸一化的角誤差，適用于所有的面和單元形狀，也適用于所有棱柱和棱錐，是最基本的網(wǎng)格質(zhì)量檢查項(xiàng)，其值位于0與1之間，0最好，1最差。表4 Skewness網(wǎng)格質(zhì)量度量等級(jí)極好很好好可接受壞不可接受網(wǎng)格劃分后，網(wǎng)格質(zhì)量如表5所示。因此對(duì)于此網(wǎng)格劃分，需要進(jìn)一步調(diào)整，使其連接處網(wǎng)格質(zhì)量提高。其中Proximity and Curvature函數(shù)采用曲率法確定細(xì)化邊和曲面處的網(wǎng)格大小，同時(shí)又控制模型鄰近區(qū)網(wǎng)格生成，對(duì)于窄薄處網(wǎng)格也有較好的劃分效果。 圖9 更改后全局網(wǎng)格參數(shù)由于先前網(wǎng)格劃分在軸頸處網(wǎng)格質(zhì)量較差，于是推測(cè)為sweep方法下六面體網(wǎng)格與四面體網(wǎng)格過(guò)渡過(guò)程中，出現(xiàn)較差質(zhì)量的網(wǎng)格。圖10 四面體劃分方式整體曲軸網(wǎng)格劃分后如圖11所示，共包含82408個(gè)單元，125538個(gè)單元節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)格劃分后，網(wǎng)格質(zhì)量與前一次劃分做比較，如表6所示。16曲軸在工作過(guò)程中承受的載荷及邊界條件有：主軸承支撐作用力、輸出端反扭矩、平衡塊離心力、曲柄和連桿軸頸的離心力、連桿對(duì)連桿軸頸的載荷等。當(dāng)4缸分別點(diǎn)火時(shí)活塞和曲軸位置示意如圖10所示。本文中發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩轉(zhuǎn)速，最大功率。由發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)計(jì)算得，在點(diǎn)火上止點(diǎn)附近，由于爆發(fā)壓力與活塞和連桿慣性的作用使得連桿軸頸受最大載荷。范圍內(nèi)呈余弦分布的載荷邊界條
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