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1、2007年6月沈阳航空工业学院学报Jun.2007第24卷第3期JournalofShenyangInstituteofAeronauticalEngineeringVo.l24No.3文章编号:1007-1385(2007)03-0024-04三维CAD/CAE技术在内燃机设计中的应用周爽(抚顺职业技术学院,辽宁抚顺113006)摘要:机械设计手段从20世纪70年代的手工绘图转向计算机绘图,大大提高了绘图效率和绘图质量。二维CADCAE技术的普及结束了手工绘图的历史,对减轻人工劳动强度,提高经济效益起到了很明显的作用。随着技术的发展,CAD/CAE技术正从二维CA
2、D/CAE向三维CAD/CAE过渡。为此介绍并讨论了三维CAD/CAE技术及其在内燃机设计中的应用。关键词:三维技术;CAD;CAE;内燃机中图分类号:TH12文献标识码:A三维CAD/CAE技术主要包括以下内容:三部分的几何设计,包括活塞组件、连杆、曲轴、气缸维造型/三维设计、计算机辅助工程分析、结构运盖、气缸体、凸轮及凸轮轴和气阀。设计过程中首动分析/仿真、装配干涉检验、三维转二维、图样档先需要为所设计的内燃机选型,即确定基本的几案管理等。利用这种三维CAD/CAE系统完成设何结构和尺寸,对其设计有个整体规划。然后将计,不仅使设计对象的几何形状和性能满足要求,整个内
3、燃机系统划分为若干子系统,即上面所述而且使各方面的指标(强度、刚度、重量和成本的各个组件。根据实践中的条件、功能要求及经等)都达到最佳状态,这是计算机辅助设计和辅验准则,对这些组件分别进行构型设计并加入材助工程分析的根本目的。三维CAD/CAE符合设料(即设置各个零件的物理性质),将每个零件的计者的思维习惯,可以充分发挥设计者创造力和主要几何结构及尺寸参数化,并通过这些参数在想象力。各个零件之间建立关联(Relation)约束,使各个子系统构成一个内在的整体。1CAD技术在内燃机设计中的应用完成零件设计后,可以利用工具进行虚拟装内燃机中许多零部件的设计,如果采用传统配。利
4、用Pro/ENGINEER的Layout(布局)功能,手工设计方法很难满足精度要求,而使用CAD技定义装配件中每个零件相关尺寸关系与组合关术,尤其是三维CAD技术能直观表达、设计方便。系,并与已经建立的零件模型相关联。如果要修在内燃机的计算机辅助设计中,实体造型是改零件,也只需修改所绘制的Layout2D规划图,其中的重要过程。早期的CAD软件建模结束后就能自动将变更加至组件文件中,从而大大地提导入CAE分析得出结论之后,往往需要修改设计高了装配的效率与可维护性。在保证可以代表整方案,现在由于参数化建模思想和基于特征建模机结构状态下,Layout图可以用最简单的线条绘思想的
5、产生,使某一尺寸发生变化需重新建模的制,并在图中定义全局几何基准(GlobalDatum)现象彻底消失,图形的修改变得十分容易,设计效和全局尺寸参数(GlobalDimension)。然后,在相率变得更高。关零件模型中声明(Declare)该Layout文件,并将现选取四冲程汽油机的主体运动件为研究对相关零件模型中的对应几何基准和尺寸参数与象,运用三维CAD实体造型技术,以寻求一种高Layout文件中的全局几何基准和全局尺寸参数相效的设计方法。关联。最后,得到的主体的装配模型。首先进行零件设计,借助基于特征的三维参另外,在给客户提供零部件改进方案或三维数化建模工具Pro/E
6、NGINEER进行内燃机主体效果图时,常常是只有实物而没有任何图纸或CAD数据,特别是样件造型中有曲线、曲面时,很收稿日期:20061015难通过测量获得准确的数据,以至于得不到原件作者简介:周爽(1978),女,辽宁抚顺人,助教的精确三维图。由工件产生图纸或相关尺寸数据第3期周爽:三维CAD/CAE技术及在内燃机设计实践中的应用25那样普及,主要模式是内燃机有关的科研院所和生产企业合作开发新产品,企业提要求,科研院所出方案。CAE技术在内燃机设计中的主要应用有如下几个方面:2.1缸内流动分析燃烧节能是内燃机设计的一个主攻的方向,
7、因此分析缸内工质流动规律,以此来改进设计,在内燃机设计过程中是必不可少。而CAE软件都提供了极为方便快捷的分析手段。对上文中设计的四冲程汽油机进行缸内流动的分析,可以在Pro/ENGINEER建立的内燃机气缸盖模型中,提取燃烧室流体分析的几何区域,并导入数值流体力学分析的前处理器(使用Gam-图1内燃机主体装配图bit),这样可以充分利用三维建模环境下产生的几何信息。在缸内工作过程中,当活塞处于下死的过程属于逆向工程领域,它可以采用三坐标法获得,而目前三坐标中又引入了CAD功能,使这点时,建立气缸工质流体区域模型
