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基於ANSYS的曲軸受力分析與改進

該曲軸的主要是在ANSYS經典介面中建立模型的,其實由於ANSYSworkbench的出現,推薦大家以後使用ANSYSWorkbench的介面中做分析吧,這就好比傻瓜相機和專業相機的區別,作為接觸該軟體的新手,建議大家先接觸傻瓜相機吧。以後用到相關技巧的話可以插入APDL命令的方式來完成。

基於Ansys曲軸受力分析與改進

曲軸是發動機的重要組成部分之一,它的作用是將活塞的往復直線運動變為旋轉運動,再將這一旋轉運動傳遞給其他機械。曲軸的受力情況是曲軸使用壽命的關鍵,如何提高受力情況,改進曲軸的結構是發動機壽命的關鍵之處。因此本次分析,對曲軸在不同階段的受力情況進行了分析,並將受力最大的地方進行改進,以減小內應力,提高曲軸的使用壽命。

在ansys中對曲軸進行建模,並劃分網格。

在ansys建模時採用自頂向下的方式建模,建立圓柱,再依次向右建模,採用面拉伸,在相同結構時候可以採用copy命令進行復制,在不同部分採用偏移工作平面的方式進行區域性繪圖,最後將所做的幾部分實體圖進行布林加操作,使之成為一個整體。為了便於劃分網格,以及受力分析是便於施加90°方向的面壓力,採用divide\volume by workplane劃分實體為兩部分。繪製的最終結構圖如圖所示。

劃分網格時候,該結構採用solids45單元進行劃分,全體尺寸採用10.劃分時由於該結構較複雜,曲軸受力不均勻,因此用free自由網格劃分。劃分結果如圖所示。

在受力情況中,對齊材料屬性為:彈性模量3E7,泊松比0.3

由於汽缸活賽在工作工程中,每次迴圈有四個衝程:壓縮衝程、做功衝程、排氣衝程、吸氣衝程,因此對曲軸左右部分進行不同時間的受力情況分析。

由於兩曲軸的發動機,在一側是做功衝程的時候,另一側是排氣衝程,因此兩曲軸在相同時刻受力情況不同。本次分析對左側做功衝程時候受力最大的時候進行分析。

該曲軸左右兩端軸肩的外斷面進行位移約束,對曲柄上進行受力分析。

3.受力分析

3.1對左曲軸的受力分析

左曲軸180°範圍內受力情況,受力大小為200,採用Press面壓力;右側180範圍內受力情況為20.其受力情況如圖所示。

對其進行分析計算,其變形情況如同所示,受力雲圖如圖所示。

可見在左側受力時軸的左側根部受力情況最大,容易發生破壞,右側較小。

3.2對左側90°範圍內受力情況如圖所示

內應力如圖所示,結果顯示根部受力最大。

3.3對左側在壓縮衝程結束後做受力情況如同所所示

變形情況如圖所示

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