基于UG/ANSYS的曲轴参数化建模系统设计及有限元分析

摘要

曲轴是内燃机中最为关键的零件之一。曲轴工作时承受复杂载荷的作用，其强度研究是内燃机设计必不可少的重要组成部分。随着世界科技的发展，对曲轴的技术要求会越来越高。本论文研究旨在建立曲轴参数化三维建模系统，并对曲轴进行有限元分析和强度校核。
　　本文运用UG提供的二次开发技术及开发工具，结合UG NX6.0与MicrosoftVisual C++6.0，建立了内燃机四冲程常见曲轴系列的参数化建模系统，较为深入地对曲轴参数化建模进行研究。论文通过对曲柄连杆机构进行运动分析与受力分析，着重阐述了基于示功图的气缸工质压力和基于静力等效原则的活塞组件往复惯性力的求解过程，建立内燃机曲柄连杆机构的受力模型。按照理论分析及有限宽度轴颈油膜压力分布规律，建立了曲轴连杆轴颈的压力分布数学模型；并以此为依据，主要对四冲程直列六缸曲轴在其六个工作状态下分别进行受力分析，求出曲轴各个连杆轴颈的压力分布函数及对应受力区域。本文较好地进行了UG与ANSYS的无缝连接尝试，实现了UG模型在不发生任何数据丢失的前提下完全导入ANSYS中，使CAD与CAE软件之间实现数据共享。本文通过对四冲程直列六缸曲轴进行有限元分析，分析比较四冲程直列六缸曲轴分别在六个工作状态下的应力和变形情况，直观、方便地确定出曲轴的危险截面。最后，本文根据有限元分析结果对曲轴进行了静强度与疲劳强度校核，结果表明曲轴满足强度要求。