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基于Pro/E 的发动机活塞裙部精确建模(转载)

来源: 作者: 时间:2010-05-30 点击:

活塞是影响发动机工作性能的关键零部件之一。活塞裙部的形状对活塞的受热情况和变形情况影响很大。由于目前广泛应用的活塞是中凸变椭圆活塞,其纵剖面为中凸的幂函数或指数函数。横剖面的椭圆度随着裙部高度的变化, 其轮廓形状大都采用椭圆的二阶近似曲线和椭圆- 偏心圆等的组合曲线。因此大多数企业在活塞三维实体建模时没有考虑活塞裙部的精确形状,从而影响了后续CAE CAM的工作精度。

1.       活塞裙部结构图例

2.  活塞裙部横向轮廓型线近似方程

根据大量活塞的使用表明, 采用标准型椭圆型线的活塞, 其使用性能并非最佳。因此, 实际应用中常采用修正型椭圆型线, 其数学表达式为: r=R-G×(1-cos2α)/4+b×(1-cos4α)/25    G=2(R- B)  式中: RB 为椭圆长、短轴半径, G 为椭圆度,α为极径转过的角度。b 为修正系数。

3.  活塞裙部画法简介

要完全画出活塞裙部的型线比较困难, 因此在本例中用图纸在其纵向上要求的16 个截面代替, 再在16 个截面上生成活塞裙部(其中与活塞头部相交的型线为圆, 而不是椭圆)

4.  数据处理(以111截面为例)

a.  根据图纸活塞裙部椭圆度变化规律(直线关系),计算各截面相应的椭圆度值。(略)

b.  根据图纸中活塞母线桶形尺寸(α=90°处),计算各截面相应的椭圆长轴半径R值及各点实际r值。(略)

c.  根据图纸中对D2D3处椭圆型线的要求,按上述公式分别计算出每条型线各点的修正系数b的实际值,并计算出D2D3处椭圆型线各自的修正系数b的平均际值。(该例中用修正系数b的平均际值计算出的r理论值与图纸中要求的r实际值最大误差不超过0.0026mm甚至更小。因此,证明该公式具有足够的计算精度)

d.  根据上述计算出D2D3处椭圆型线的修正系数b的平均际值,按直线关系计算各截面相应的修正系数b。(略)

5.  画出活塞裙部

a.  先画一条基准曲线:插入一条基准线, 然后选“从方程”, 选择“柱坐标”。然后输入下列方程:

theta=t*360

m=1-cos(2*theta)

n=1-cos(4*theta)

G=××× (输入相应截面椭圆度值)

D=××× (输入相应α=90°处截面活塞母线桶形尺寸值)

b=××× (输入相应截面修正系数b值)

r=D/2-G*m/4+b*n/25

Z=××× (输入相应截面到坐标系原点Z轴距离)

b.  根据上述方法,逐一画出各截面相应的基准曲线。(略)

c.  再画出活塞裙部上面的1条圆形曲线:插入一条基准线, 然后选“从方程”, 选择“柱坐标”。然后输入下列方程:

theta = t*360

D=××× (输入圆形曲线的直径)

r = D/2

Z=××× (输入圆形曲线到坐标系原点Z轴距离)

d.           画出活塞裙部:根据画好的各条椭圆形线和1 条圆形线,采用“混合”方法建立活塞裙部的精确模型。(略)

6.           活塞模型效果图

 

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