4105柴油机气缸体的三维建模.pdf
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第6期2006年12月内燃机InternalCombustionEnginesNo6Dec20o64105柴油机气缸体的三维建模王虎(合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥23OOO9)摘要:
针对热力学及动力学分析,应用uG软件对4105柴油机气缸体进行了三维实体建模,对建模方法和建模过程给予描述,为后续的有效数值分析提供了保障。
关键词:
气缸体;三维建模;UG中图分类号:
TK421文献标识码:
A文章编号:
100064942oo6m一001602ThreedimensionModelingofCylinderBlockof4105DieselEngineWANGHu(SchoolofMechanicalandAutomobileEnffmeering。
HefeiUniversityofTechnology。
Hefei230009。
China)Abstract:
Thedescriptionofmethodandprocessforbuilding3Dmodelofcylinderblockof4105dieselEngiBe,forthermalanddynamicalanalysispmse,havebeengivenItalsogivesastrongsupportforthelateranalysisKeywords:
cylinderblock;3Dmodeling;UGO引言气缸体是内燃机机体的主要组成部分,在工作过程中承受很大的气体压力、运动件惯性力和剧烈的热载荷作用。
因此在内燃机的设计中,一方面要尽可能减轻气缸体质量,但另一方面又必须保证足够的刚度、强度、耐磨性,同时还要对其进行适当冷却,以此来提高内燃机的可靠性和使用寿命2。
随着CADCAM及数值计算技术的发展,在内燃机的设计过程中,越来越多采用动力学、传热学等数值模拟计算,这不仅提高了内燃机的可靠性和使用寿命,也大大缩短了设计周期,为现代内燃机朝高效、可靠、环保方向的发展提供了强有力的工具。
如何建立有效准确的气缸体三维实体模型便是进行气缸体热力学、动力学数值模拟分析的前提和基础。
1建模方法内燃机气缸体结构复杂,所以在进行实体建模前,必须要解决与建模方法密切相关的几个问题,主要论述如下:
基金项目:
合肥工业大学科学研究发展基金项目(项目编号:
030202F)作者简介:
王虎(1972一),男,安徽省宿州市人,讲师,博士研究生,主要从事摩擦学、内燃机CAD和传热研究。
收稿日期:
2006080111三维建模的目的问题三维实体建模并不是简单的建造完整的实体模型,而是为后续的数值计算分析提供几何模型。
针对不同的分析工具,首先要解决建模软件和分析工具在模型传输中的误差和转换协议问题,否则会导致模型失败或者在计算软件中进行大量的模型修复工作,大大降低工作效率。
12气缸体三维建模的适当简化问题准确的分析结果需要精确的几何模型,但精确的模型又会增加对计算硬件和计算时间的要求,而这些在特定情况下很难得到全部满足。
所以如何进行合理的气缸体模型简化,协调好计算精度与模型简化之间的关系,也是必须解决的问题之一。
13建模工具的选取问题目前用于三维实体建模的工具很多【3J,如Unigrphics(简称UG),ProE,Solidwork等,它们都具有强大的三维建模能力,均可作为建模工具。
其中UG不仅具有强大的的实体、曲面造型、虚拟装配和生成工程图的模块功能,还可以在设计过程中进行有限元分析、动力学分析和仿真装配,大大提高了设计的可靠性,加之深厚的工业应用背景一在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其他高科技领域的广泛应用和高度认可【4,可以有效保证气缸体三维模型的扩展性和实用性,所以综合以上原因,采用UG作为三维建模的工具。
维普资讯http:
/第6期王虎:
4105柴油机气缸休的i维建模-l7-2基于UG的建模过程UC以特征为主婴建模手段,依靠复杂曲线和复杂【tl面构造技术的强大支撑吖以完成任何复杂实体结构的造型,但侄建模的过程【f1义必须根据不的结构和不同的分析要求作同的建模步骤。
建模时应白。
先确定模型的主要特征,用主要特征建市模的主框架,然后丰框架的基础上,通过合理的顺序,应j钉细节特征及其布尔运算存主模型中构建具体的结恂,这样才能得到零什的实体模型。
SD4105柴油机气缸体是一个经铸造、机加T后的箱体式溥壁结构,形状较为复杂,铸造的箱体上分布有符种加强筋、【台、轴承孔、冷却水套、润滑油道和各种纵横隔板本次实体馍以前后主壳体和缸套外壳体为主要特征框架,其它具体结十勾如I1I1轴支架、滤清器基座、凸轮轴孔等为细节特征,按照相应川页序逐步进行建模。
J此同时,鉴于后续分析的需要,必须对体模3几点讨论型进行适当的简化,主要措施有以下几点:
由于此模型主要用于传热学分析,所以对分析结果影响非常小的螺纹孔、螺栓孑L、气缸体外表面的JJ【1强筋、安装附件用的凸台以及润滑油道和油孑L等全部忽略,对予部分圆角、倒角、局部l力I1强筋进行适当简化,以减少离散化处理的复杂性。
但时也必须强调,内燃机的i维建摸不仅仅是外观模型的重建过程,其重要的内部结构也必须非常准确,如对内燃机传热起再要作用的冷却水流动腔体必须进行准确地建模,这也是本次建模过程的一个重点和难点。
r1于气缸体为薄壁结构,所以在建模过程巾先构造箱体,然后就缸体外结构进行特征建模,抽壳操作,注意抽壳操作的时机,操作不当会导敛失败,然后利用一定厚度的壳体建造气缸腔体,最后是下部支撑的构建。
利用壳体特征可以准确地构造冷却流体的内腔,这是本次建模的关键点。
图1为4105柴油机气缸体的维实体模型。
14105柴洲I机气缶T体三维实体模型及其削向网a气缸体的三维实体模型根据建模目的的同,侧重点也发生相应的变化。
作为J二程图,它要求完整准确,而用作数值分析的二维模型更强调它的实用性和有效性,两种模型在建构过程中有着显著的差异。
bUG的特征建模工具为三维实体的建造提供了丰富的平台,合理的选取特征工具和建构顺序是模型建造的关键。
针对气缸体模型的特点及本此分析的要求,宜采用壳体及曲面特征为主要工具。
c较大的容差为UC的维实体建模提供了宽松的环境,但应与数值分析工具相一致,否则会给。
维模型的导人带来繁杂的处理。
作甚至失败。
参考文献1吴兆汉,汪长民,林桐藩内燃机设汁M北京:
北京删上大学出版社,19902工心节柴汕机气缸体实体铸造模样模具cAD(:
AMJ装备技术,2002,
(1)3王力强,李晓波参数化精确二维建模在燃机连中r设计中的应用J柴油机,2004增刊4张方瑞,于鹰宇,韩冰UGNX入门精解与实战技巧M北京:
电子工业出版社,2004维普资讯http:
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