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1、第 2 次作业 机械工程分析软件 ANSYS 应用 教学 2 班 姓名： 学号： 班级： 一，分析目的： 连杆链接活塞和曲轴，作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动并把作用在 活塞上的力传送给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还 承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个很复杂的盈利状态下工作。它即受交变的拉 力、压应力又受弯曲应力。连杆的主要损坏形势是疲劳断裂和过量变形。连杆的工作条 件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能，又要求具有足够的刚性和韧性。所以，在连杆 外形、过度圆角等方面需严格要求，还应注意表面加工质量以提高疲劳强度。 二，材料参数： 图中标注均为英寸
2、作为单位，杨氏模量为 E=30E6psi,泊松比为 0.3。连杆材料一般采 用 45 钢、40Cr、20CrMnMo 或者 40MnB 等调质刚。 三，结构参数： 图 1- 1 汽车连杆的有限元分析，为骑车连杆几何模型，连杆的厚度为 0.5in，中间部分轮 廓为 6 个点形成的样条曲线，其他长度均在草图中有所表示。 图 1- 1汽车连杆的有限元分析 四，边界条件：力、位移 高强度合金钢的应用并不能达到预期效果连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一， 它在柴油机中，把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞 第 2 次作业 机械工程分析软件 ANSYS 应用 教学 2 班 压
3、缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部 分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于 维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴 氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连 杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同 时便于在磨损后进行修理和更换。 五，具体流程： 命令流： Finish $ /Clear /PREP7 !*入前处理器 PCIRC,1.4,1,0,180, $ PCIRC,1.4,1,45,180,
4、!*创建两个圆面 /REPLOT,RESIZE /PNUM,KP,0 $/PNUM,LINE,0 $/PNUM,AREA,1 $/PNUM,VOLU,0 $/PNUM,NODE,0 /PNUM,TABN,0 $ /PNUM,SVAL,0 $/NUMBER,0 $/PNUM,ELEM,0 /REPLOT RECTNG,-0.3,0.3,1.2,1.8, $RECTNG,-1.8,-1.2,0,0.3, !* 创建两个矩形面 FLST,2,1,8 FITEM,2,6.5,0,0 WPAVE,P51X CSYS,4 PCIRC,0.7,0.4,0,180, $PCIRC,0.7,0.4,0,135,
5、 !*创建另两个圆面 FLST,2,4,5,ORDE,2 FITEM,2,1 $FITEM,2,-4 AOVLAP,P51X FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,5 $FITEM,2,-6 AOVLAP,P51X CSYS,0 K, ,2.5,0.5, $K, ,3.25,0.4, $K, ,4,0.33, $ K, ,4.75,0.28, !*创建关键点 CSYS,1 FLST,3,6,3 FITEM,3,5 $FITEM,3,6 $FITEM,3,7 $FITEM,3,21 $FITEM,3,24 $FITEM,3,22 BSPLIN, ,P51X, , , , ,1,13
6、5,1,45, !*创建多义线 LSTR,1,18 !*创建 1 和 18 之间的直线 /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,1 $/PNUM,AREA,1 $ /PNUM,VOLU,0 $ /PNUM,NODE,0 /PNUM,TABN,0 $/PNUM,SVAL,0 $/NUMBER,0 $/PNUM,ELEM,0 /REPLOT $LPLOT FLST,2,4,4 FITEM,2,6 $FITEM,2,1 $FITEM,2,7 $FITEM,2,25 AL,P51X LFILLT,36,40,0.25, , $LFILLT,40,31,0.25, , $LFILLT,30,39,0
7、.25, , !*创建三个线倒角 LPLOT FLST,2,3,4 FITEM,2,10 $FITEM,2,12 $FITEM,2,13 !*由三个线倒角创建新的面 第 2 次作业 机械工程分析软件 ANSYS 应用 教学 2 班 AL,P51X FLST,2,3,4 FITEM,2,15 $FITEM,2,17 $FITEM,2,19 AL,P51X FLST,2,3,4 FITEM,2,23 $FITEM,2,21 $FITEM,2,24 AL,P51X APLOT FLST,2,12,5,ORDE,2 FITEM,2,1 $ FITEM,2,-12 AADD,P51X /AUTO, 1
8、/REP /PNUM,KP,0 $/PNUM,LINE,0 $/PNUM,AREA,0 $/PNUM,VOLU,0 /PNUM,NODE,0 $/PNUM,TABN,0 $/PNUM,SVAL,0 $/PNUM,ELEM,0 /REPLOT APLOT CSYS,0 FLST,3,1,5,ORDE,1 FITEM,3,13 ARSYM,Y,P51X, , , ,0,0 FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,1 $FITEM,2,13 AADD,P51X WPSTYLE,0 ET,1,SOLID45 !*材料 MPTEMP, $MPTEMP,1,0 $MPDATA,DENS,1,8
9、000 MPTEMP, $MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,2.1e11 $MPDATA,PRXY,1,0.3 !*弹性模量 FLST,2,1,5,ORDE,1 !*拉伸体 VEXT,2, , ,0,0,0.5, MSHAPE,1,3D $MSHKEY,0 $CM,_Y,VOLU $VSEL, , , ,1 !*网格 CM,_Y1,VOLU $CHKMSH,VOLU $CMSEL,S,_Y $VMESH,_Y1 CMDELE,_Y $ CMDELE,_Y1 $ CMDELE,_Y2 $ /UI,MESH,OFF FINISH $ /SOL $ FLST, 2,4,5,ORDE,2
10、$ FITEM,2,27 !*对大圆内孔施加全约束 FITEM,2,-30 $DA,p51x,ALL, FLST,2,2,5,ORDE,2 $FITEM,2,31 $ FITEM,2,-32 $ SFA,P51X,1,PRES,1000 !*对小圆内孔施加均布荷载 1000 /STATUS,SOLU $SOLVE !*求解 六，查看结果： 第 2 次作业 机械工程分析软件 ANSYS 应用 教学 2 班 图 1- 2 变形 图 1- 3 应力 七，用新的知识，建立一条路径，让力和变形都映射在路径上。 第 2 次作业 机械工程分析软件 ANSYS 应用 教学 2 班 图 1- 4 在几何位置上显示结果 图 1- 5 图形显示轮径结果 八，参考文献： Ansys11.0 有限元分析入门与提高 胡国良 任继文 编著。 九，感想：通过用 ansys 对汽车连杆的有限元分析，更加熟悉了软件，也对实际问题更加 第 2 次作业 机械工程分析软件 ANSYS 应用 教学 2 班 了解。
