基于Proe的活塞参数化设计论文.doc

河南质量工程职业学院毕业设计（论文）题目基于proe的发动机活塞参数化设计系别机电工程系专业机电一体化技术班级08级十班学生姓名王亚南学号02043081025指导教师魏波定稿日期2010-12-29河南质量工程职业学院毕业（论文）设计2河南质量工程职业学院毕业设计（论文）任务书专业班级08机电一体化十班姓名王亚南学号02043081025指导教师魏波设计（论文）题目基于PROE的发动机活塞参数化设计主要研究内容1)活塞的结构及参数分析2)活塞实体模型的建立3)活塞实体模型的参数化主要技术指标或研究目标利用pro/e软件的pro/PROGRAM块建立了发动机活塞的参数化模型通过VB开发技术，实现活塞的自动化设计基本要求选择合适的活塞结构，改善活塞的受热情况良好的机械性能。具有良好的减摩性能易于铸造或模压，易于加工主要参考资料及文献1徐兀汽车发动机现代设计M北京：人民交通出版社，19952赖朝安ProE二次开发的关键技术J机械设计与制造工程，2001(1)：43453金涛ProENGlNEER软件的二次开发技术J计算4机工程与应用，2001(13)：148一151AUtoCAD中文实例教程经济日报5Pro/ENGINEER，实例教程清华大学出版社2008.56陈立德.机械设计基础.北京：高等教育出版社.2007.8河南质量工程职业学院毕业（论文）设计3目录摘要.4ABSTRACT.51.绪论.62.设计要求.73.活塞的结构及参数分析.103.1活塞的选型.113.2活塞的主要尺寸.126环岸高度.173.3活塞头部设计.223.4活塞的裙部设计.253.5活塞销座设计.273.6活塞与缸套的配合间隙.284.活塞实体模型的建立.305.活塞实体模型的参数化.335.1.PROPROGRAM的语法结构.345.2活塞独立参数的确定.345.3PROPR()GRAM程序设计.346.用户界面的开发.36结语.39参考文献.40河南质量工程职业学院毕业（论文）设计4摘要采用基于特征的参数化设计方法，利用pro/e软件的pro/PROGRAM块建立了发动机活塞的参数化模型，分析发动机活塞的结构特点，确定影响活塞设计的独立参数化和关联参数，不仅实现了零件的参数化，而且实现了活塞结构的控制特征拼合。最后通过VB开发技术，实现活塞的自动化设计，是设计人员只需要输入必要的设计参数就可草拟零件图，并可以变动某些约束参数二不必运行产品设计的全过程来更新设计。参数化设计已成为进行初始设计。产品模型编辑修改的有效手段。关键词:活塞设计参数化PRO/E.河南质量工程职业学院毕业（论文）设计5AbstractTheparametricdesignrrlethodbasedonfeatureisadoptedinthispaperThepar昌lrnetricmodelofenginepistonisestablishedbytheProProgramrIloduleofPr0Esoft、张reAccordiIlgtothestructureofenginepiston，independentparameterandrelatingpar锄eterinpistondesignisascertair尉Theparametricdimensiona11dparametricfeatureofpartisrealized1ntheend，automaticdesignofpistonisrealizedbyVBdevelopmentInordertomakepartdra啊ngandremodelpart，thedesignerjustneedtomodifytherestrictionparameterParametricdesignisefficieminproductiondesignandmodeleditKeywords:Internal-combustionengine；Pistondesign；Finiteelementanalysis；河南质量工程职业学院毕业（论文）设计61.绪论汽车是现代化社会重要的交通运输工具，是科学技术发展水平的标志。汽车已经进入了现代的生活之中与人类的生活已经密不可分，一方面它的高效率，高机动化等特点为人类带来了极大的方便，提高了人们的生活水平，另一方面它的噪声，污染等公害也降低了人们的生活质量。因此，人们对汽车提出了越来越高的要求。活塞作为发动机的重要运动件之一，它所处的工作条件相当严酷，即高温、高负荷、高速运动、润滑不良和冷却困难等，使其成为发动机改进的重大障碍之一。随着发动机技术水平的提高，高速大负载发动机的研制和运用，使活塞处于一个更严酷的工作环境中，活塞就不可避免的成为发动机强化的首要障碍。发动机在运转时，活塞工作在高负荷环境中。首先，活塞受气体压力、惯性力和侧向力的作用，气体压力和惯性力的方向和大小都是变化的，这就引起了活塞内应力的极度不均匀，容易引起材料的疲劳破坏。其次，活塞在径向和高度方向上的受热不均匀，引起内部附加极大的热应力，这也是活塞疲劳破坏的主要原因之一。此外，活塞的不同部位还承受着局部力的作用。活塞环岸作用着气体压力和活塞的惯性力，活塞在上止点摇摆使活塞上下边缘遭到冲击。而且由于活塞形状复杂，各部分金属分布不均匀，在不同的直径方向，活塞的刚度是不同的，在不同的刚度之间，轴线方向上，活塞的热变形和热应力是不同的，活塞的受力和内应力也是极度不均匀的。这就是活塞设计的重点和难点。早期单件研究中，为了计算简便，柴油机活塞通常被简化为对称构件，因而采用12或14模型进行网格划分和有限元分析，既可以节省计算时间，又可得到较为真实的研究成果。然而，对称模型只适用于那些没有冷却油道的中小功率发动机活塞，对那些有冷却腔等非对称结构的活塞而言，14或12简化模型是不适合的。为此，内燃机非对称活塞的研究势必要求利用整体三维实体模型进行有限元分析，但唯一不足的是所耗费的CPU时间太多。所以，对对称结构的活塞完全可以用12或14模型来简化计算，即可节省CPU时间，又不影响计算精度；而对非对称结构的活塞从保证计算精度出发不宜采用对称模型。河南质量工程职业学院毕业（论文）设计7活塞组的热传导分析过程中，稳态传热的方法因计算简便得到了广泛应用。在计算此类边界条件时，通常采用第3类边界条件进行计算。与稳态方法相比，瞬态的热传导分析具有更高的可信度，也与实际情况更为贴近。在瞬态研究中，实际工况下的每循环中，由于活塞的运动，活塞的有限元计算网格是随时间的变化自动生成新的有限元网格；而且对应每个边界条件都得做一次有限元分析，这对计算机和软件的要求都很高。故迄今为止此类研究在国内还是以简化模型为基础，通过相应的经验公式拟合使用稳态传热来研究瞬态问题。在未来的活塞组部件研究中，三维非对称模型有限元分析将得到广泛应用，缸内热传导将以整体耦合的方法为指导，而随着社会的不断进步，瞬态传热的研究将有助于活塞组设计的简化。本设计是运用现代设计方法和设计理念，结合国内外先进的设计技术和设计经验，为重庆马勒发动机有限公司开发设计的新型高速发动机活塞BH135进行三维建模和有限元分析，分析活塞和发动机整机工作状态相耦合的传力和传热特性。2.设计要求本次的发动机主要设计参数如下表：NO.名称Data数据1缸径mm902冲程mm1153Numberofcylinder汽缸数44Ratedpower额定功率kW123005最大转矩Nm9106最大转矩时的转速1/min15007设计转速1/min8额定转速1/min河南质量工程职业学院毕业（论文）设计89最大爆发压力Mpa15.810压缩比17.511每缸气阀数12连杆长度mm21013连杆宽度mm14连杆锥度15连杆导向16缸体材料17缸套类型18缸壁涂层19汽缸孔距mm20汽缸高度mm21珩磨方式22活塞冷却内冷23活塞冷却油流量1/min24火力岸高度mm25压缩高度mm26销孔间距mm27环槽表面处理28第一环槽形状29第一环槽高度mm2.6830第二环槽高度mm231第三环槽高度mm3河南质量工程职业学院毕业（论文）设计932燃烧室表面处理33活塞表面处理34发动机结构35.应用范围一36.应用范围二37燃料柴油38进气方式TCI39发动