機(jī)械CAD/CAE實訓(xùn)題目：航模發(fā)動機(jī)模型參數(shù)表X1mmX2mmX3mm輸出扭矩Nm安全系數(shù)455632101.5姓名宿昊宇班級三點名冊號720級機(jī)械設(shè)計制造及自動化專業(yè)哈爾濱商業(yè)大學(xué)目錄TOC\o"1-3"\h\u323291.優(yōu)化分析的目的 3298802.連桿的三維建模 3288552.1連桿工程圖 337822.2連桿的三維建模 4119343.發(fā)動機(jī)主軸三維建模 442163.1發(fā)動機(jī)主軸工程圖 4226493.2發(fā)動機(jī)主軸三維建模 5252764.發(fā)動機(jī)主軸有限元分析 5236324.1外部載荷 5104754.2生成網(wǎng)格劃分 6204224.3主軸的應(yīng)力分析 6192325.連桿的有限元分析 719245.1連桿的受力分析 731855.2連桿結(jié)構(gòu)的受力分析 7161435.3連桿的受力及夾具選擇 8214875.4生成網(wǎng)格劃分 8318275.5連桿的應(yīng)力分析 8180616.連桿輕量化設(shè)計分析 9297896.1連桿的拓?fù)浞治?93556.2連桿的材料 1089926.3方案一：優(yōu)化中間部分使其變薄 10324896.3.1優(yōu)化后的連桿三維建模 1056966.3.2優(yōu)化后的應(yīng)力分析 10182006.4方案二：在中間的部分開槽 11110496.4.1開槽后的三維建模 11188426.4.2應(yīng)力分析 12171606.5方案三：優(yōu)化中間厚度并開槽 12313416.5.1優(yōu)化中間厚度并開槽的三維建模 12172456.5.2應(yīng)力分析 13196207.輕量化結(jié)果比較 14123448.輕量化結(jié)果 14優(yōu)化分析的目的根據(jù)提供的數(shù)據(jù)來計算出更優(yōu)秀的解法，并且能夠滿足安全和輕量化處理的要求。具體的步驟，根據(jù)設(shè)計圖紙以及提供的各種數(shù)據(jù)設(shè)計減震支架的初始尺寸，運用solidworks軟件進(jìn)行3D建模，并且使用CAE有限元分析，在滿足尺寸要求的情況下，修改處更加優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)和材料，完成有限元的分析。連桿的三維建模2.1連桿工程圖圖2.1連桿工程圖2.2連桿的三維建模圖2.2連桿三維建模發(fā)動機(jī)主軸三維建模3.1發(fā)動機(jī)主軸工程圖圖3.1發(fā)動機(jī)主軸工程圖3.2發(fā)動機(jī)主軸三維建模圖3.2發(fā)動機(jī)主軸的三維建模發(fā)動機(jī)主軸有限元分析根據(jù)發(fā)動機(jī)主軸的受力分析選擇夾具、載荷、并且選擇何種材料時的有限元模型。4.1外部載荷在主軸兩個軸承處增加軸承夾具，即圖中深藍(lán)色標(biāo)注處圓環(huán)；在半圓鍵鍵槽的內(nèi)壁兩側(cè)使用固定幾何體夾具，即綠色標(biāo)注處；在直徑9mm的與圓銷上施加外部載荷，即圖中紫色標(biāo)注處，施加的載荷為714.29N的力載荷，可由公式F=T/R=10/(14?10-3)=714.29N。圖4.1發(fā)動機(jī)主軸的受力分析4.2生成網(wǎng)格劃分圖4.2主軸的網(wǎng)格劃分4.3主軸的應(yīng)力分析圖4.3主軸的應(yīng)力分析運算算例后，得到的應(yīng)力圖如圖4.3所示，其中最大值為7.175e+01MPa。連桿的有限元分析5.1連桿的受力分析連桿的受力機(jī)構(gòu)如圖，通過連桿轉(zhuǎn)銷將連桿上直徑8mm的圓孔與活塞連接，使活塞帶動連桿做周期往復(fù)運動，而連桿上直徑9mm的圓孔與發(fā)動機(jī)主軸上的圓銷配合，使連桿可以帶動發(fā)動機(jī)主軸做旋轉(zhuǎn)運動。5.2連桿結(jié)構(gòu)的受力分析如圖6所示，當(dāng)活塞給連桿的力的方向與連桿的運動方向一致，即都向下時，外部負(fù)載扭矩為10N?m，發(fā)動機(jī)主軸的圓銷處達(dá)到力最大處，即F=T/R=10/(14?10-3)=714.29N。T=8N?m即(1)T=10N?m;(2)連桿的運動軌跡是一個半徑為14mm的圓；(3)F=T/R=12/(10?10-3)=714.29N。5.3連桿的受力及夾具選擇約束條件：如圖7所示，對孔徑為8mm的孔進(jìn)行固定幾何體操作，在9mm孔徑的孔向內(nèi)施加外部載荷，是大小為714.29N的力載荷。圖5.3連桿的受力及夾具選擇5.4生成網(wǎng)格劃分圖5.4連桿的網(wǎng)格劃分5.5連桿的應(yīng)力分析圖5.5連桿的應(yīng)力分析由圖5.5可知連桿此實受到的最大應(yīng)力是1.577e+07MPa連桿輕量化設(shè)計分析在連桿的工作過程中，活塞通過上下往復(fù)運動帶動發(fā)動機(jī)主軸做圓周運動，連桿是中間的傳力機(jī)構(gòu)，主要受拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，此次有限元分析主要分析壓應(yīng)力的受力情況。優(yōu)化目標(biāo)：連桿優(yōu)化完成后，在受力最大時，連桿上的最大壓力值小于屈服極限強(qiáng)度，同時要節(jié)約資源，降低成本，達(dá)到輕量化的目的。6.1連桿的拓?fù)浞治鰣D6.1連桿的拓?fù)浞治鲇蓤D6.1的拓?fù)浞治瞿軌蚩闯?，連桿的中間的部分可以移除部分，所以給出輕量化設(shè)計的方案，通過優(yōu)化中間部分，進(jìn)性輕量化設(shè)計。6.2連桿的材料連桿的材料選擇為：黃銅，未優(yōu)化前的質(zhì)量為8.68g。6.3方案一：優(yōu)化中間部分使其變薄通過優(yōu)化中間的部分，使其的厚度由原來零件的9mm，變?yōu)閮?yōu)化后的4mm，減輕其重量。6.3.1優(yōu)化后的連桿三維建模圖6.3.1優(yōu)化后的三維建模6.3.2優(yōu)化后的應(yīng)力分析圖6.3.2中部分優(yōu)化為4mm時的應(yīng)力由上圖可知，將中間部分的厚度降低至4mm時，此時連桿的應(yīng)力為1.628e+07MPa優(yōu)化后的連桿質(zhì)量：6.52g。6.4方案二：在中間的部分開槽可以通過在中間部分開一個開槽的方式進(jìn)行輕量化設(shè)計，選擇在中間部分開一個長度為30mm。寬度為4mm的長方形開槽，以此進(jìn)行輕量化設(shè)計。6.4.1開槽后的三維建模圖6.4.1開槽后的三維建模6.4.2應(yīng)力分析圖6.4.2應(yīng)力分析由上圖可知，在中間部分開槽后，此時的應(yīng)力為1.576e+07中間開槽后的質(zhì)量為：7.60g。6.5方案三：優(yōu)化中間厚度并開槽將中間部分的厚度優(yōu)化為4mm，并在此基礎(chǔ)上開一個長為30mm，寬為4mm的開槽。6.5.1優(yōu)化中間厚度并開槽的三維建模圖6.5.1優(yōu)化中間厚度并開槽的三維建模6.5.2應(yīng)力分析圖6.5.2應(yīng)力分析由上圖可知，此時的最大的應(yīng)力為1.601e+07最后的方案優(yōu)化完后的質(zhì)量為5.92g。輕量化結(jié)果比較綜合比較以上結(jié)果得到表：質(zhì)量/g最大應(yīng)力/MPa材料屈服強(qiáng)度/MPa未優(yōu)化前8.681.577e+07240方案一6.521.628e+07240方案二7.