四缸发动机曲轴的CATIA建模即ANSYS模态分析

1、目录1.简介21.1研究背景21.2研究内容21.3使用的软件简介22曲轴CATIA 3d建模32.1 .创建第一个平衡重量32.2创建第一个角拐和第二个平衡重量42.3创建第二个日志和第三个平衡重量62.4制作第二个曲调和4坪的重量8通过2.5镜像创建4缸引擎的所有角拐和平衡重量102.6曲轴前端特征生成112.7曲轴后端特征生成19完成2.8曲轴的整个模型，然后保存22曲轴的ANSYS有限元分析233.1 CATIA文件导入到ANSYS中并显示实体233.2添加网格和约束233.3模态分析前处理243.4启动模态分析.253.5扩展模态分析.3.6结果分析.354.结论.35参考文献.36

2、1.简介1.1研究背景1.2研究内容曲轴的有限元分析或模态分析，使用CATIA软件进行3d实体建模和结果实体导入有限元分析软件Ansys中曲轴的强度分析和模态分析。1.3使用的软件简介(1)CATIA软件：CATIA是由法国若干飞机公司开发的高级CAD/CAM软件。现在在中国，IBM代理销售。CATIA软件具有强大的曲面设计功能，在飞机、汽车、船舶等设计领域享有很高的声誉。CATIA的曲面建模功能提供了大量支持建模要求的建模工具。高15次以上的bezier曲线曲面功能可满足特定行业对曲面平滑的苛刻要求。我们现在使用的CATIA功能是3d实体建模！(2)Ansys软件：ANSYS软件是集成了熔体

3、结构、流体、电场、磁场、声场分析的大规模通用有限元分析软件。由美国ANSYS开发，它是世界上最大的有限元分析软件公司之一，可与大多数CAD软件(如Pro/engineer、NASTRAN、a logor、I-DEAS、autoCAD等)进行接口并实现数据共享和交换，是现代产品设计的高级CAD工具之一。软件主要包括三个部分：预处理模块、分析计算模块和后处理模块。预处理模块提供了功能强大的实体建模和网格工具，便于构造有限元模型。分析计算模块包括能够进行线性分析、非线性分析和高非线性分析的结构分析、流体力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析和多个物理场的耦合分析，并模拟了具有灵敏度分析和优化分析功

4、能的多个物理介质的相互作用。后处理模块可以将计算结果显示为颜色等值线显示、渐变显示、向量显示、粒子流跟踪显示、三维切片显示、透明和半透明显示(可以看到结构内部)等图形，也可以将计算结果显示为图形、曲线或输出。2曲轴CATIA 3d建模打开CATIA软件并创建新的零件绘图，即 part 模式。执行零件塑型程序。2.1 1创建重新平衡(1)选取XY平面做为草图参考平面，然后按一下工具列上的草图图示以进入草图草图模式。(2)使用工具栏上的“圆”命令围绕原点绘制直径为“42”的圆。图2-1(3)结束草图，然后将面挤出至厚度为21的柱。单击生成的圆柱体的圆截面以进入草图模式，然后绘制平衡的草图形状。图2

5、-2(4)结束草图，完成新面造型的挤出。产生平衡较重的3d模型。厚度为19图2-32.2创建第一个角拐和第二个平衡重量(1)单击新创建实体的另一侧，进入“草绘”模式，草绘角拐。图2-4(2)结束草图编辑，然后挤出折点本体。图2-5(3)单击角拐的另一端，进入草绘编辑。绘制第二个平衡重量。图2-6(4)结束草图，然后使用凸毂指令挤出产生的实体。厚度为19图2-72.3创建第二个日志和第三个平衡重量(1)单击新实体的其他端面以启动草图命令。绘制第二个轴颈段。图2-8(2)结束草图并挤出实体。厚度为21图2-9(3)单击新生成日志的另一端以进入草图编辑。绘制新实体。图2-10(4)结束草图，然后挤出

6、以产生新本体。图2-112.4制作第二个曲调和4个蛙泳的重量(1)单击第三个平衡重量的其他端面以进入草图草图。草绘第二个角拐后，结束草绘，执行拉伸，生成曲线实体，然后单击另一个端面进入草绘，绘制第四个平面平衡重草绘，退出并拉动拉伸。图2-12图2-13通过2.5镜像制作4缸发动机曲轴的全曲线，平衡重量(1)镜像在上述步骤中生成的实体，然后选择镜像的对称面作为第一个轴颈的第一个端面。图2-14图2-15建立2.6曲轴前端特征(1)单击新创建的整个曲轴的一端，以继续创建轴颈。在轴颈的其他端面后创建新实体。图2-16图2-17(2)新创建实体的详细处理。选取YZ平面并进入草图，然后使用投影3d元素、

7、弧和线等指令绘制草图。图2-18(3)退出草图模式，然后使用工具栏上的“槽旋转”命令选择适当的修剪方向以生成所需的实体。图2-19(4)选择YZ平面，进入草图绘制模式，然后使用“投影3d元素”、“直线”命令绘制螺纹的草图图2-20(5)结束草图，然后使用槽回转指令选取适当的方向，以完成螺纹建立。图2-21(6)在新生成的实体的曲面上挖楼梯孔的操作。图2-22图2-23图2-24图2-25(7)在端面上创建圆周阵列的六个小孔。相位角度为60。首先，绘制到端面。然后结束草图，完成小孔的实体化。使用“凹槽”命令。图2-26图2-27(8)使用“环形阵列”命令阵列六个孔。图2-28图2-29建立2.7

8、曲轴后端特征(1)从曲轴的后端面进入“绘制草图”，绘制轴颈草图，然后将其拉伸为实体。图2-30(2)在曲轴背面创建一个带有键槽的小轴。图2-31图2-32(3)使用“平面”命令创建新平面。图2-33(4)在新平面上绘制草图图2-34(5)结束草图，然后使用槽指令选取正确的方位，以产生实体槽。图2-35(6)在最后一侧创建孔。草绘并通过“凹槽”命令生成实体。图2-36图2-37完成并保存2.8曲轴的完整模型。图2-38三曲轴ANSYS有限元分析3.1 CATIA文件导入到ANSYS中并显示实体(1)以“model”格式保存CATIA文件。(2)由于版本之间的差异，在运行ANSYS之前，必须将系统

9、的时间更改为2010。单击FileImportCATIA，然后选择并打开保存的“model”文件。(3)选择plotctrlsstylessolidmodelfacetsfine(4)依次选择PlotVolumes以生成实体。图3-13.2分割网面和加入约束(1)定义材料的性质。将网格类型定义为Solid Tetnode187(2)定义弹性系数E=2.06e11、蒲松氏比=0.3、密度=7.9e3。(3)“smart size，10 .”在中，选择用网格间距对实体进行网格分割的自由网格分割。(4)选取曲轴的两端，然后载入所有约束。3.3模态分析前处理(1)模态分析前处理。solution an

10、alysis typenew analysis model图3-2(2)在分析选项中，选择算法，选择Block Lanzcons，然后选择10阶矩阵运算。图3-3(3)在算法选项中，选择截止频率为“”图3-4启动3.4模态分析(1)依次选择SolutionsolveCurrent LS。在步骤中跳过警告，观察执行代码并等待操作结束。图3-5(2)出现Solution done消息时，单击Close。依次单击“General PostprocResults Summary”以查看曲轴自然频率的计算结果。图3-63，5扩展模态分析(1)依次选择“solution load step opts ex

11、pansion passingle expand model(解决方案加载步长扩展包扩展模式)”进行设置。图3-7(2)对于每个子空间(Substep)，请选取每个步骤图3-8图3-9(3)使用相同的第一次运算再次执行运算。图3-10图3-11(4)查看各种模式，然后依次选择“general post proc read result first set”plot result contour plot nodal solu”。下面列出了10种模式类型，要查看每种模式类型，请选择Next Set图3-12图3-13图3-14图3-15图3-16图3-17图3-18图3-19图3-20图3-21图3-22图3-233.6结果分析在每个模式图中，最大变化为0.292e-4，每个频率列在列表中。图3-244结论(1)与在A