基于CAD∕CAE的曲轴设计研究.pdf

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1、第39卷第6期2010年12月小型内燃机与摩托车SMAI．LINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．39No．6Dec．2010基于CAD／CAE的曲轴设计研究夏长高1潘茂辉1束永平2(1一江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江2120132一东华大学机械工程学院)摘要：在分析发动机曲轴结构的基础上，对曲轴结构进行规格化处理，确定曲轴模型参数，并利用CATIA二次开发工具CAA开发了曲轴的快速建模系统；利用ANSYS提供的APDL语言进行编程，实现了曲轴栽荷的参数化加载和快速分析。该系统为曲轴设计人员提供了一个简单、

2、方便的建模方法和强度分析手段，有利于提高曲轴的设计质量和效率，缩短设计周期。关键词：CAA二次开发参数化建模有限元分析参数化加载中图分类号：TK412．1文献标识码：A文章编号：1671—0630(2010)06—0008—04StudyonCrankshaftDesignBasedonCAD／CAEXiaChangga01，PanMaohuil，ShuYongpin921一SchoolofAutomobileandTrafficEngineering，JiangsuUniversity(Zhenjiang，Jiangsu，212013，China)2一

3、CollegeofMechanicalEngineering，DonghuaUniversityAbstract：Onthebaseofanalyzingthestructureofenginecrankshaft，normalizedhandlingofthecrankshaftstructure，determinedparametersofthecrankshaftmodel．Thefastmodelingsystemofthecrankshaftisestab-lishedbyusingtheCATIAsecondarydevelopmenttoo

4、l—CAA．UsingAPDLprogramminglanguageprovidedbyANSYStoprogram，theparametricloadingandrapidstrengthanalysisofthecrankshaftisrealized．Thissystemprovidesasimpleandconvenientmodelingmethodandanalysismethodforthedesigner．itishelpfultoimprovethedesigningqualityandworkingefficiencyandshort

5、enthedesigncycle．Keywords：CAA，Secondarydevelopment，Parametricmodeling，Finiteelementanalysis，Parametricloading引言曲轴是发动机中最重要的运动部件之一，它的尺寸参数和加工工艺水平不仅影响着发动机整体尺寸和质量，并且在很大程度上影响着发动机的可靠性。在发动机的设计与改进中，曲轴占有极其重要的地位。为了实现曲轴模型的快速建立和方便快捷地进行强度有限元分析，笔者通过对曲轴结构分析，利用CATIA提供的二次开发工具RADE和组件应用架构CAA(CATIAAp

6、pli—cationArchitecture)的C++API函数接口，创建曲轴参数化建模应用程序，从而实现曲轴的快速参数化建模和局部结构尺寸的修改；利用Ansys提供的APDL语言编程，实现曲轴有限元模型的载荷参数化加载和自动求解。1曲轴参数化建模1．1曲轴结构分析¨q1尽管不同型号发动机的曲轴结构差异较大，但曲轴的基本结构都是由前端轴，主轴颈、连杆轴颈、曲柄和后端凸缘组成。为了实现曲轴参数化建模，同时尽量减小建模的程序规模，可将曲轴划分成4个小的单元，如图1所示。分别对每个小单元进行建模，然后通过将小单元旋转和镜像，即可生成整根曲轴。1．2单元模型参数

7、的确定对曲轴进行规格化处理，分析确定各单元的主要参数。图2为单元l的剖视图，单元1由两段轴颈和夹在中间的曲柄组成，而曲柄的形状是该单元中最复作者简介：夏长高(1965一)，男，教授，博士生导师，主要研究方向为汽车零部件现代设计与试验技术．汽车系统动力学与控制研究。第6期夏长高等：基于CAD／CAE的曲轴设计研究9．1丛叶5●__—-___—_lnil毹彦至弋甲．』一呵百

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10、矿阿一乡：一、m一／矽珥王专三iqL一Lj{11宝)圳LT，遭_厂e阻匕．_J[～十一于～一图1曲轴结构简图杂的部分，其外轮廓线是由几段圆弧以一定的约束关系组成的。忽略曲柄

11、的小圆角，则确定该单元需要以下参数：主轴颈的半径尺。、长度L，、凸台厚度h。、凸