曲轴建模与有限元分析(附件)
柴油机长期的强化和修正，如今的曲轴工作条件变得特别的刻薄了，因此保障曲轴事情可靠是至关重要的，策划的准不准确，这对柴油机使用周期是有很大关系，所以在研制过程中需要绝对的重视。由于现在曲轴的形状还有他的所受力相对复杂，所以对曲轴采用普通力学的方法来对它结构进行分析，这往往会有局限。有限元法是求解题目的一种经常使用数值估算法，同时亦然是分析构造难题的特别有效的用具之一，利用有限元可以很简单容易的进行分析，并且可以对设计提供强有力理论依据。本文主要是对曲轴进行三维建模然后再对它进行有限元分析，找出影响其加工精度的主要原因，结合因素的各种情况，给出解决的方案，最终来达到提高曲轴抗疲劳破坏的要求。本文对发动机的曲轴进行研究分析，主要研究了曲轴的有限元分析。对它的结构外形尺寸进行建模，在结构方面，受力分析方面，模态静态动态等方面进行了比较详细的分析。关键词 曲轴，有限元分析，静态，模态目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 有限元方法在发动机零件设计中的应用 3
1.3 加工中心部件研究现状 4
1.4 论文的主要研究方法及工作内容 4
2 有限元理论及CAE软件ABAQUS简介 6
2.1 有限元方法的理论概要 6
2.2 有限元分析软件ABAQUS介绍 7
3 加工中心部件曲轴模型的建立 9
3.1 模型的建立 9
3.2 CAD模型导入ABAQUS软件 12
4 曲轴的有限元分析 13
4.1 分析步骤 13
4.2 计算结果 16
4.3 模态分析 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
1．1 课题研究的背景和意义
柴油机长期的强化和修正，如今的曲轴工作条件变得特别的刻薄了，因此保障曲轴事情可靠是至关重要的，策划的准不准确，这对柴油机使用周期是有很大关系，所以在研制过程中需要绝
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br /> 4.3 模态分析 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
1．1 课题研究的背景和意义
柴油机长期的强化和修正，如今的曲轴工作条件变得特别的刻薄了，因此保障曲轴事情可靠是至关重要的，策划的准不准确，这对柴油机使用周期是有很大关系，所以在研制过程中需要绝对的重视。由于曲轴的形状和力是比较复杂的，所以用普通机械的方法来分析它的结构，这往往是有限的。有限元法是求解题目的一种经常使用数值估算法，同时亦然是分析构造难题的特别有效的用具之一，利用有限元可以很简单容易的进行分析，并且可以对设计提供强有力理论依据。
通过对模型的网络编辑，能制定不同区域地单元大小，这使网格的密度划分的更加合理。根据三维模型建立的规则，有限元网络的划分必须符合现在CAD并行工程的规定。现代CAD要求我们，计算模型必须完全的计算绘图模型，而且必须与设计的所有模型一致。显然通过这样可以最大的提高了分析计算的可信度，而且这也能提高网络模型的生产速度还有效率，这样简单方便，还节省了时间和人力，这对有限元的使用有着很大的意义。
现在大家可以使用许多大型的绘图软件，及其简单的建立一些内部复杂的汽车发动机部件，然后生成有限元网络模型。有限元技术发展到现在，生成网格的方法有许多种，好比常见的应设法、布点还有三角化法、简单分解法、数学分解法等等许多许多。但是，在那些复杂模型结构中，这些方法在运用上还是存在很大的困难。具体表现在两点：一是需要计算的东西太多，这就要求我们计算网格模型时要有极高配置的硬件，这对我们大学生来说不容易实现；第二，还有一些几何体实在很复杂或者就是元素尺寸地大小有很大的差距，这会让我们不能使用一些算法或者直接生成的网格存在问题。
所以在这种情况下，为了解决之前提到的问题，一个最简单有用的方法就是使用非线形建模方法，把之前的模型在拓扑结构上，通过在内部边上分解成很多个相对来说简单计算的拓扑子域，因为使用非流方法建立的模型可以在内部进行直接查询，所以在使用常用算法对已经分解后几个子域来进行网格的自动划分时，就不再能出现相邻边界之间的划分错误问题。这样能各个解决子域，最后完成大型的复杂零件的网格划分。实际上这种方法不仅充分利用了网络的自助生成技术，而且这同样也拓宽了柴油机中常用零件的分析范围。
当然解决这问题还有另一种很有效的方法，那就是把结构分成许多区域，而且节点不连续地有限元的网格，然后再通过改变节点之间的位移约束来使模型协调。还有一些大型的计算软件不但能对单个零件在有限元软件中网格能自动的生成，而且同样的对已经装配好的零件建立划分网格也能很简单的实现。
现在最复杂的零件的汽车发动机曲轴，同样也可以基于计算机辅助设计的三维模型直接生成一个非常精确的网络模型的有限元软件，这给那些以前不能进行准确分析计算的零部件来说，是真的提供了一种可用的设计方法。
曲轴是柴油机中最重要的一种，它也是最重要的结构之一，它承载着最重要的结构。气缸内的气体压力、还有一些由于旋转产生的力所引起的变化都是由曲轴来承受，承受的同时还要对外输出扭矩。各项研究发现，曲轴的最主要会受弯曲然后损坏，而且在曲轴结构的内部还会产生一些弯曲应力，这同样会引起曲轴失效，以致损坏。然而当曲轴一失效，那么就会带着其他的零件也会损坏。对于那些整体式地曲轴，怎么让曲轴准确的分布好应力还有变形，这对于曲轴的研发和修改，那是很有必要的。
当然通过常规的应力还有应力集中系数来计算曲轴所受的应力，这种尽管在理论上有了很大的发展，但是计算机技术的迅猛发展，研发出来的有限元软件在曲轴的强度分析计算中同样也有着广泛的使用，已经有很多通过使用有限元方法获得的非常准确的报告。但是，在一般情况下，对曲轴的报告的研究对象是曲轴的具体模型，该模型具有的边界条件来处理很多不同的：例如，在模型，，二维和三维的单拐或者1/4还有1/2拐甚至整个模型都有，但是在计算上一般都只考虑了一个问题，忘记了还有扭矩、惯性等引起的作用，对待连杆轴径还有主轴颈就只采用一些的简单处理计算。
如今软件技术迅猛发展，研究出了对零件的自动离线还有分析计算结果的可视化，这让有限元的许多难题得到很好的解决。例如，研究对象从手动升级为全自动离散分析，从简单的单一部件的性能检查，自动完成动态设计，计算。迅猛的发展让有限元一步步的摆脱了只为了性能校核的工具。这从简单的数据概念到软件直接的生成化是巨大的飞跃，同时也是现在一直到将来程序的设计以及计算的一个特别重要一部分。
如今，好的产品就要有好设计，设计的好不好是决定物品好坏的最主要因素之一。现在科技的不断进步和使用要求也越来越苛刻，这就要求我们在设计的方法上还有设计手段上也需要不断提高，那种只以经验和实验为住的传统的设计办法早已满足不了现代产品需求，现在是要以计算软件为基础，通过数值的仿真分析作为主要的设计理论和计算，这样才能得到更广泛运用。发动机的设计是最典型的设计，它对汽车发动机地技术研究存在着及其重要的意义。曲轴是柴油机中最重要的部件之一，它性能的好坏直接关系着汽车发动机传动是否可靠，还有它是寿命，充分使用仿真技术这对设计还有生产，存在着特别有效的作用。也更容易的实现建模和计算，通过计算机完成的自动化、智能化，更加方便。
1. 2 有限元方法在发动机零件设计中的应用
有限元经过50多年的发展现在已成为了一个相对来说比较成熟的一套理论，而且计算机的迅猛发展，让有限元法能更普遍地使用在包括汽车发动机在内的机械领域里，它对零件地研发还有设计提供了一个强大的依据。全球的软件公司都加大了对软件的开发研究，让它的功能更全面、用起来更简单，同时使有限元技术在产品
1 引言 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 有限元方法在发动机零件设计中的应用 3
1.3 加工中心部件研究现状 4
1.4 论文的主要研究方法及工作内容 4
2 有限元理论及CAE软件ABAQUS简介 6
2.1 有限元方法的理论概要 6
2.2 有限元分析软件ABAQUS介绍 7
3 加工中心部件曲轴模型的建立 9
3.1 模型的建立 9
3.2 CAD模型导入ABAQUS软件 12
4 曲轴的有限元分析 13
4.1 分析步骤 13
4.2 计算结果 16
4.3 模态分析 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
1．1 课题研究的背景和意义
柴油机长期的强化和修正，如今的曲轴工作条件变得特别的刻薄了，因此保障曲轴事情可靠是至关重要的，策划的准不准确，这对柴油机使用周期是有很大关系，所以在研制过程中需要绝
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
br /> 4.3 模态分析 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
1．1 课题研究的背景和意义
柴油机长期的强化和修正，如今的曲轴工作条件变得特别的刻薄了，因此保障曲轴事情可靠是至关重要的，策划的准不准确，这对柴油机使用周期是有很大关系，所以在研制过程中需要绝对的重视。由于曲轴的形状和力是比较复杂的，所以用普通机械的方法来分析它的结构，这往往是有限的。有限元法是求解题目的一种经常使用数值估算法，同时亦然是分析构造难题的特别有效的用具之一，利用有限元可以很简单容易的进行分析，并且可以对设计提供强有力理论依据。
通过对模型的网络编辑，能制定不同区域地单元大小，这使网格的密度划分的更加合理。根据三维模型建立的规则，有限元网络的划分必须符合现在CAD并行工程的规定。现代CAD要求我们，计算模型必须完全的计算绘图模型，而且必须与设计的所有模型一致。显然通过这样可以最大的提高了分析计算的可信度，而且这也能提高网络模型的生产速度还有效率，这样简单方便，还节省了时间和人力，这对有限元的使用有着很大的意义。
现在大家可以使用许多大型的绘图软件，及其简单的建立一些内部复杂的汽车发动机部件，然后生成有限元网络模型。有限元技术发展到现在，生成网格的方法有许多种，好比常见的应设法、布点还有三角化法、简单分解法、数学分解法等等许多许多。但是，在那些复杂模型结构中，这些方法在运用上还是存在很大的困难。具体表现在两点：一是需要计算的东西太多，这就要求我们计算网格模型时要有极高配置的硬件，这对我们大学生来说不容易实现；第二，还有一些几何体实在很复杂或者就是元素尺寸地大小有很大的差距，这会让我们不能使用一些算法或者直接生成的网格存在问题。
所以在这种情况下，为了解决之前提到的问题，一个最简单有用的方法就是使用非线形建模方法，把之前的模型在拓扑结构上，通过在内部边上分解成很多个相对来说简单计算的拓扑子域，因为使用非流方法建立的模型可以在内部进行直接查询，所以在使用常用算法对已经分解后几个子域来进行网格的自动划分时，就不再能出现相邻边界之间的划分错误问题。这样能各个解决子域，最后完成大型的复杂零件的网格划分。实际上这种方法不仅充分利用了网络的自助生成技术，而且这同样也拓宽了柴油机中常用零件的分析范围。
当然解决这问题还有另一种很有效的方法，那就是把结构分成许多区域，而且节点不连续地有限元的网格，然后再通过改变节点之间的位移约束来使模型协调。还有一些大型的计算软件不但能对单个零件在有限元软件中网格能自动的生成，而且同样的对已经装配好的零件建立划分网格也能很简单的实现。
现在最复杂的零件的汽车发动机曲轴，同样也可以基于计算机辅助设计的三维模型直接生成一个非常精确的网络模型的有限元软件，这给那些以前不能进行准确分析计算的零部件来说，是真的提供了一种可用的设计方法。
曲轴是柴油机中最重要的一种，它也是最重要的结构之一，它承载着最重要的结构。气缸内的气体压力、还有一些由于旋转产生的力所引起的变化都是由曲轴来承受，承受的同时还要对外输出扭矩。各项研究发现，曲轴的最主要会受弯曲然后损坏，而且在曲轴结构的内部还会产生一些弯曲应力，这同样会引起曲轴失效，以致损坏。然而当曲轴一失效，那么就会带着其他的零件也会损坏。对于那些整体式地曲轴，怎么让曲轴准确的分布好应力还有变形，这对于曲轴的研发和修改，那是很有必要的。
当然通过常规的应力还有应力集中系数来计算曲轴所受的应力，这种尽管在理论上有了很大的发展，但是计算机技术的迅猛发展，研发出来的有限元软件在曲轴的强度分析计算中同样也有着广泛的使用，已经有很多通过使用有限元方法获得的非常准确的报告。但是，在一般情况下，对曲轴的报告的研究对象是曲轴的具体模型，该模型具有的边界条件来处理很多不同的：例如，在模型，，二维和三维的单拐或者1/4还有1/2拐甚至整个模型都有，但是在计算上一般都只考虑了一个问题，忘记了还有扭矩、惯性等引起的作用，对待连杆轴径还有主轴颈就只采用一些的简单处理计算。
如今软件技术迅猛发展，研究出了对零件的自动离线还有分析计算结果的可视化，这让有限元的许多难题得到很好的解决。例如，研究对象从手动升级为全自动离散分析，从简单的单一部件的性能检查，自动完成动态设计，计算。迅猛的发展让有限元一步步的摆脱了只为了性能校核的工具。这从简单的数据概念到软件直接的生成化是巨大的飞跃，同时也是现在一直到将来程序的设计以及计算的一个特别重要一部分。
如今，好的产品就要有好设计，设计的好不好是决定物品好坏的最主要因素之一。现在科技的不断进步和使用要求也越来越苛刻，这就要求我们在设计的方法上还有设计手段上也需要不断提高，那种只以经验和实验为住的传统的设计办法早已满足不了现代产品需求，现在是要以计算软件为基础，通过数值的仿真分析作为主要的设计理论和计算，这样才能得到更广泛运用。发动机的设计是最典型的设计，它对汽车发动机地技术研究存在着及其重要的意义。曲轴是柴油机中最重要的部件之一，它性能的好坏直接关系着汽车发动机传动是否可靠，还有它是寿命，充分使用仿真技术这对设计还有生产，存在着特别有效的作用。也更容易的实现建模和计算，通过计算机完成的自动化、智能化，更加方便。
1. 2 有限元方法在发动机零件设计中的应用
有限元经过50多年的发展现在已成为了一个相对来说比较成熟的一套理论，而且计算机的迅猛发展，让有限元法能更普遍地使用在包括汽车发动机在内的机械领域里，它对零件地研发还有设计提供了一个强大的依据。全球的软件公司都加大了对软件的开发研究，让它的功能更全面、用起来更简单，同时使有限元技术在产品
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