1、 eeI单缸发动机汽缸的运动仿真及有限元分析ee（ee）指导老师：ee摘要根据传统设计中存在的修改障碍，提出了气缸的运动仿真。利用 PRO/E针对气缸运动中存在的问题进行研究，软件设计为我们提供了设计无障碍的目标，并克服了设计产能的常见困难，得到从概念、设计、模拟、制造整合，克服传统设计修改的障碍，可以轻松快速的进行设计变更。最后利用 ANSYS对连杆应力进行有限元分析，利用软件将实物数字化，利用网格划分，受力的加载，得出连杆最大应力和应变，再与实际情况进行对比，证明分析是正确的。从而为连杆机构的优化分析提供充分的理论依据。由于气缸设计和分析过程繁琐，设计修改需求大，为了有效提高个人产能和流程
2、产能。需要进行气缸运动仿真及有限元分析.关键词单缸发动机 ;运动仿真;有限元分析;PRO/E; ANSYSeeIISingle cylinder engine motion simulation and finite element analysisee(eeTutor: eeAbstract: According to the traditional design in the presence of obstacles to modifying, puts forward the cylinder motion simulation. Using PRO/E for the problem
3、s in the research of software design, we provide design the accessibility of the target, and to overcome the design capacity of common difficulties, we get integration from concept, design, simulation, manufacturing, to overcome the traditional design modifications of the disorder, we can change des
4、ign quickly and easily. The ANSYS connecting rod stress finite element analysis, draw rod the maximum stress and strain. With the practical condition carries on the contrast analysis, proved correct. Thus for the optimization of the connecting rod structure provides sufficient theory basis. Since th
5、e cylinder design and analysis process is complicated, modify the design demand, in order to effectively improve personal capacity and flow capacity. The need for the cylinder motion simulation and finite element analysis.Key words：single-cylinder engine; simulation; finite element; analysis ;PRO/E;
6、 ANSYSeeIII目 录前 言 .11、设计目的 .22、机构分析 .32.1 单缸发动机的概述及应用领域 .32.2 零部件分析 .33.机构运动系统设计 .43.1 发动机形式的选择 .43.2 发动机方案的确定 .44、发动机动力系统的设计 .54.1 曲柄连杆机构设计 .54.1.1 总体设计连杆的设计 .54.1.2 曲轴的设计 .74.2 活塞设计 .104.2.1 活塞材料 .104.2.2 活塞的结构设计 .115、机构造型及其运动仿真 .155.1 零件装配 .155.1.1 零件图 .155.2 运动仿真 .195.2.2 设置驱动 .275.2.3 设定分析条件并运行
7、 .285.3 检查及结论 .326、连杆有限元分析 .33参考文献 .39ee1前 言此次毕业设计让我们巩固了所学知识，发动机气缸运动仿真及有限元分析,让我们了解到发动机在动力机械中起着非常重要的作用，让大家看到曲柄滑块机构的一个广泛应用。以及通过此次毕业设计来提升自己对PRO/E，ANSYS 软件的熟悉，同时在此次设计过程中积累的知识，应用到以后的工作生产当中，为将来工作岗位上的技术要求打下基础。我们在本次设计中主要的任务是发动机的结构分析，零部件尺寸设计，利用 PRO/E 进行发动机缸体、连杆、活塞、底盖的建模与装配，了解发动机的构造、了解发动机内各个零部件的连接方式，了解活塞连杆机构运
8、动方式，然后发动机通过燃烧所得化学能输出动力的运动仿真，使得活塞连杆在发动机内的运动方式一目了然。同时，利用 ANSYS 软件对连杆应力进行有限元分析，利用软件将食物数字化，然后将连杆网格划分，受力的加载，最终得出连杆最大应力和应变。再与实际情况进行对比，证明分析时正确的。从而为连杆机构的优化分析提供充分的理论依据。通过老师的细心指导，查阅各个方面的资料，最终圆满完成此次毕业设计任务。1、设计目的单缸发动机的运动仿真与有限元分析这一课题，设计目的主要在于让学生熟悉PRO/E 建模环境，装配以及仿真的基本操作，了解发动机基本构造，和各个零部件的作用以及连接方式，通过运动仿真展示活塞连杆机构的运动
9、方式，最后利用 ANSYS 软件进行连杆受力分析，使得投产前就可以将单缸发动机的运动、受力等方面得出一个预先的测试，极大的节约了经济成本，使得抽象复杂的运动机构具体化、简约化。使得生产经济化，取代传统意义上设计后的试验样品，然后进行不断改进设计缺陷，为生产应用提供了极大的便利，减少了经济成本和资源浪费，同时提高了工作效率。ee22.电机选择2.1 电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1 选择电动机类型2.1.2 选择电动机容量电动机所需工作功率为：；wdP工作机所需功率 为：wP；10FvPw传动装置的总效率为：；432传动滚筒 96.01滚动轴承效率 2闭式齿轮传动效率 7.3联轴器效率
10、 4代入数值得：ee38.09.7.09.60244321 所需电动机功率为： kWFvPd 5.118.略大于 即可。d选用同步转速 1460r/min ；4 级 ；型号 Y160M-4.功率为 11kW2.1.3 确定电动机转速取滚筒直径 mD50in/6.12506rvnw1.分配传动比（1）总传动比 62.1.54wmni(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比 03.4.10ii则低速级的传动比 8.2.6012i2.1.4 电机端盖组装 CAD 截图ee4图 2.1.4 电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1 电动机轴mNrkWnPTpmd81.6950i/
11、42.02.2.2 高速轴 mNrkWnpTmd 09.6814.950i/146.1112.2.3 中间轴ee5mNrr kWnpTi 6.23.10950in/.mi/3.41610.97.05212223202.2.4 低速轴 mNrkWnpTi 8.735906.12590in/.8.369.7.09133123321022.2.5 滚筒轴 mNr kWnpTi 7206.1549095mi/76.1249.44344203ee63.齿轮计算3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（GB 10095
12、-88） 。3材料选择。由表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280 HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质）硬度为 240 HBS，二者材料硬度差为 40 HBS。4选小齿轮齿数 ，大齿轮齿数 。取241z 76.903.42z 972z5 初选螺旋角。初选螺旋角 13.2 按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即 30112HEdtt ZTK3.2.1 确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数 1。6.tk（2）由机械设计第八版图 10-30 选取区域系数 。43.2hz（3）由机械设计第八版图 10-26 查得 ， ，则78.0170。5.
13、21（4）计算小齿轮传递的转矩。 mNnpT .108.6.1460.90.95 4511 （5）由机械设计第八版表 10-7 选取齿宽系数 d（6）由机械设计第八版表 10-6 查得材料的弹性影响系数 MPaZe8.19（7）由机械设计第八版图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。MPaH01lim H502lim13 计算应力循环次数。 91 103.650821466 hjLnN9205.3.4（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数 ;90.1HNK。.02HNKee7（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为 1%，安全
14、系数 S=1，由机械设计第八版式（10-12）得 MPaSKHN54069.01lim1 .2.2li2（11）许用接触应力PaHH5.31213.2.2 计算（1）试算小齿轮分度圆直径 dt1= = =40321tHEtdKTZ32486.0.634106.79.10738.29.56mm（2）计算圆周速度 v0smnt /78.3165.49106（3）计算齿宽及模数1cos49.5tntdmz= =2mmtnt121cs6.2497.06h=2.25 2.25 2=4.5mmt49.56/4.5=11.01hb（4）计算纵向重合度0.318 1 24 tan =20.73tan318.0zd4（5）计算载荷系数 K。已知使用系数 根据 v= 7.6 m/s,7 级精度，由机械设计第八版图 10-8,A查得动载系数 ;.v由机械设计第八版表 10-4 查得 的值与齿轮的相同，故H ;42.1KH由机械设计第八版图 10-13 查得 35.1fK由机械设计第八版表 10-3 查得 .故载荷系数41 1.11 1.4 1.42=2.2HVAK（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得
