大型工程软件基于CATIA和ANSYS的活塞温度场分析.pdfVIP

沈阳理工大学课程设计说明书

目录

1绪论2

2CATIA建模过程3

3ANSYS分析过程5

4结果分析9

5参考文献9

1

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1绪论

活塞是发动机的重要部件之一，与连杆构成发动机的心脏，活塞通过运动将燃气压

力传递给连杆再至曲轴输出，工作时受力非常复杂。

随着发动机向高速度、低能耗方向发展，采用优异的活塞材料尤为重要。目前车用

发动机活塞材料以铝合金为主，其他还有铸铁、铸钢、陶瓷材料等。铝合金的突出优点

是密度小，可降低活塞质量及往复运动惯性，因此铝合金活塞常用于中、小缸径的中、

高速发动机上。与铸铁活塞相比，铝合金活塞导热性好，工作表面温度低，顶部的积碳

也较少。

活塞由活塞顶、头部、群部构成。活塞顶的形状分为平顶、凸顶、凹顶。平顶活塞

结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀、多用在汽油机上；凸顶活塞顶部

突起成球状、顶部强度高、起导向作用、有利于改善换气过程。凹顶活塞可改变可燃混

合气的形成和燃烧，还可以调节压缩比。

活塞工作时温度很高，顶部可达600~700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受

的气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达3~5MPa，这就使活塞产生冲

击和侧压力的作用；根据活塞实际最大爆发压力工况添加边界条件，选用压力为5MPa

便于做有限元分析，此方案采用平顶活塞，用于四缸发动机

2

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2CATIA建模

1．1打开建模界面：开始→机械设计→零件设计

1．2选yz平面进入草图,画轮廓线，以原点为起点，先沿-z方向画7.6mm,再沿y

轴正向画47.5mm，画折线尺寸分别为6.65mm,2.85mm,3.16mm，4mm等，连成封闭的

轮廓线，退出草图编辑器，,如图2-1所示

1．3将草图1沿z轴旋转360°形成旋转体1如图2-2所示

3

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1．4．选择yz平面，向两边新建一个平面，距离为19mm，以新建的平面进入草图，画

直径为38mm，距离原点46.55mm的圆1，退出草图。选择新建的圆1，向活塞内部做

凸缘，距离为20，如下图2-3所示

图2-3

1．5.同样的方法，在另外一边建一个凸缘，如图2-4所示

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1．6选择yz平面，进入草图，画一个直接为28.5mm，距离原点46.55mm的圆3，圆心

位于原点正上方，退出草图。选择圆3，做凹槽，长度50mm,选择镜像范围，如下图2-5

所示

图2-5

1.7选择yz平面，进入草图，在原点下发画距离原点40mm，半径为50mm的圆4，退出

草图，选择圆4，做凹槽，长度50mm,选择镜像范围，如下图2-6所示

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图2-6

1.8选择凸缘与活塞内部接触的圆，倒圆角，半径为5mm，结果如下图2-7所示

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1.9完成CATIA