基于UG的发动机连杆有限元分析
发动机连杆有限元分析总结心得体会
发动机连杆有限元分析总结心得体会
发动机连杆的有限元分析是一种常用的工程分析方法，它可以帮助工程师们了解连杆的强度和刚度等性能指标，在设计和优化连杆结构时提供技术支持。
在有限元分析中，我们可以对连杆进行静态和动态载荷分析，确定应力和变形分布，找出潜在的弱点和失效模式，在此基础上进行结构优化，提高连杆的可靠性和寿命。
在进行连杆有限元分析时，需要注意以下几点：
1. 应该选择合适的有限元模型，采用三维和四节点六面体单元可提高分析精度；
2. 确定载荷和边界条件，包括离心力、摩擦力、惯性力等，同时考虑各种工况下的载荷变化；
3. 设置材料模型和材料参数，包括弹性模量、泊松比、损伤指数等；
4. 分析应力应变分布情况，找出潜在的失效点，并对连杆进行优化改进；
5. 结果应该进行验证和修正，通过实验验证准确性和可靠性；
6. 结果应该进行优化和控制，保证满足设计标准和工作要求。
在连杆有限元分析中，需要使用专业的有限元分析软件，例如ANSYS、ABAQUS等。
同时，需要掌握有限元分析理论和技术，具备材料力学、结构力学和计算机编程等方面的知识和技能。
总之，连杆有限元分析是一种重要的工程分析方法，可以帮助工程师们优化连杆结构、提高产品质量、降低生产成本，是工程设计和制造过程中不可或缺的分析工具。
车用发动机连杆有限元分析及结构设计
惯性力、连杆自身的摆动惯性力、小头上承受的燃 气压力、连杆小头衬套和大头轴瓦的径向装配应力 和连杆大头所承受的螺栓预紧力。 2.2 网格的划分
该连杆材料为中碳钢,密度为 7 850 kg/m3，杨氏 模量为 210 GPa，泊松比为 0.3。由于连杆形状复杂 且不规则，因此采用高阶四面体单元 Solid 92，进行 自由网格划分，共有 159 669 个单元，247 821 个节 点，图 3 为 1/2 连杆网格划分图。
力云图，如图 4 和图 5 所示。
技术
第 29 卷
致惯性力增加，下面对连杆的设计提出几点建议。 （1）连杆材料的选择要保证在结构轻巧的条件
下有足够的刚度和强度，一般可选中碳钢、中碳合 金钢、球墨铸铁、铸铝合金等[5]。
（2）连杆杆身应具有足够的断面积，因为连杆 在高速摆动时的横向惯性力会使连杆弯曲变形。一 般高速内燃机的连杆杆身断面是工字形的，考虑惯 性力依不同连杆截面的变化，从小头到大头截面逐 渐加大。
0 引言
就会影响到发动机的正常工作，甚至发生严重的事 故，因此对其强度提出了很高的要求。以往的连杆
连杆作为车用发动机的主要零件，在工作过程 设计是靠经验及参考资料,没有合理的设计依据，而 中承受着急剧变化的动载荷,若其强度和刚度不够， 有限元法作为一种有效的分析方法，在连杆设计中
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2.3.2 连杆载荷处理
（1）螺栓预紧力：螺栓作为承载体系的一部分，
作用是拉紧大端和大端盖，其预紧力可采用以下公
式计算：M=0.2P0dM×10- 2 式中 M———螺栓拧紧力矩；
P0— ——螺栓预紧力； dM— ——螺栓直径。 计算得螺栓预紧力约为 3 758.6 N。
连杆机构的有限元分析方法
连杆机构的有限元分析方法连杆机构的有限元分析方法连杆机构是一种常见的机械结构，由多个连杆和铰链连接而成，广泛应用于各行各业的机械装置中。
在设计和优化连杆机构时，有限元分析是一种有效的方法，可以帮助工程师评估其性能和稳定性。
以下是连杆机构有限元分析的一些步骤和方法。
第一步：建立模型在进行有限元分析之前，需要建立连杆机构的几何模型。
这可以通过计算机辅助设计（CAD）软件完成，将连杆和铰链的几何形状和尺寸输入到软件中。
第二步：离散化离散化是指将连续的结构模型分割为有限数量的单元，以便进行有限元分析。
常用的单元类型包括三角形、四边形单元或六面体等。
根据具体的连杆机构结构，选择合适的单元类型进行离散化。
第三步：确定材料属性和边界条件根据实际情况，为连杆和铰链分配合适的材料属性，如弹性模量、泊松比、密度等。
此外，还需要确定边界条件，如约束和外部载荷。
约束是指限制杆件的运动范围，外部载荷是指施加在连杆上的力或力矩。
这些参数对于分析连杆机构的性能至关重要。
第四步：求解有限元方程将连杆机构的模型和边界条件输入有限元分析软件中，通过求解有限元方程来计算连杆机构的应力、位移和变形。
有限元方程是通过应变能原理和位移函数推导得到的。
第五步：评估结果根据有限元分析的结果，评估连杆机构的性能和稳定性。
例如，可以通过应力和位移分布来判断杆件是否会发生破坏或变形。
此外，还可以计算杆件的刚度、自然频率和振动模态等参数。
第六步：优化设计如果连杆机构的性能不符合要求，需要进行设计优化。
可以通过改变连杆和铰链的尺寸、形状或材料来改善连杆机构的性能。
再次进行有限元分析，评估优化后的连杆机构是否满足设计要求。
综上所述，有限元分析是一种对连杆机构进行性能评估和优化设计的有效方法。
通过逐步完成建模、离散化、确定材料属性和边界条件、求解有限元方程、评估结果和优化设计等步骤，可以提高连杆机构的设计质量和工作效率。
UG有限元分析第3章解析
设置相关参数
单击确定
2)创建物理属性
单击工具栏中的【物理属性】图标，弹出【物理属性表管理器】对话框
选择材料
单击【创建】 单击【确定】
3)网格属性定义
单击工具栏中的【网格收集器（俗称为：网格属性定义）】图标，弹出【网格捕集器】 对话框
单击【确定】
（3)划分有限Βιβλιοθήκη 模型网格 单击工具栏中的【3D四面体网格】图标，弹出【3D四面体网格】对话框； 划分网格后示意图 设置 相关 参数
3.4 操作步骤
创建有限元模型的解算方案 设置有限元模型基本参数 划分有限元模型网格 建立螺栓连接单元 创建仿真模型 创建载荷 创建分析子工况
求解
后处理：分析四种载荷对连杆组产生的变形和应力影响
（1）创建有限元模型的解算方案
依次左键单击【开始】和【高级仿真】，在【仿真导航器】窗口分级树中，
3.3 问题分析
本实例中主要研究连杆组的静强度与静刚度问题，由于连杆组是在一个平面内运动工作 的，约束住连杆体的中间部位即可，其承受的极限载荷主要作用在连杆组的大头孔、小 头孔的内壁。 螺栓连接使用螺栓单元，建立在连杆体与大端的连接孔内，对其施加轴向预紧力。 为简化分析，在小头孔，大头孔中使用局部圆柱坐标系，施加径向的载荷近似于余弦载 荷。 在本例中，给定内孔面压力载荷，来替代装配过盈量所仿真生成的过盈接触压力。 选择相应子工况载荷的组合，利用组合功能快速查看组合工况下的求解结果。
1）建立接触关系
在工具栏中单击【仿真对象类型】图标，单击弹出的【面对面粘合】图标，弹出【面 对面粘合】对话框； 单击命令
设置 相关 参数
创建面对
单击确定
UG有限元分析教程
UG有限元分析教程第1章高级仿真入门在本章中，将学习：高级仿真的功能。
由高级仿真使用的文件。
使用高级仿真的基本工作流程。
创建FEM和仿真文件。
用在仿真导航器中的文件。
在高级仿真中有限元分析工作的流程。
1.1综述UG NX4高级仿真是一个综合性的有限元建模和结果可视化的产品，旨在满足设计工程师与分析师的需要。
高级仿真包括一整套前处理和后处理工具，并支持广泛的产品性能评估解法。
图1-1所示为一连杆分析实例。
图1-1连杆分析实例高级仿真提供对许多业界标准解算器的无缝、透明支持，这样的解算器包括NX Nastran、MSC Nastran、ANSYS和ABAQUS。
例如，如果结构仿真中创建网格或解法，则指定将要用于解算模型的解算器和要执行的分析类型。
本软件使用该解算器的术语或“语言”及分析类型来展示所有网格划分、边界条件和解法选项。
另外，还可以求解模型并直接在高级仿真中查看结果，不必首先导出解算器文件或导入结果。
高级仿真提供基本设计仿真中需要的所有功能，并支持高级分析流程的众多其他功能。
高级仿真的数据结构很有特色，例如具有独立的仿真文件和FEM 文件，这有利于在分布式工作环境中开发有限元（FE）模型。
这些数据结构还允许分析师轻松地共享FE数据去执行多种类型分析。
UG NX4高级仿真培训教程2高级仿真提供世界级的网格划分功能。
本软件旨在使用经济的单元计数来产生高质量网格。
结构仿真支持完整的单元类型（1D、2D和3D）。
另外，结构级仿真使分析师能够控制特定网格公差。
例如，这些公差控制着软件如何对复杂几何体（例如圆角）划分网格。
高级仿真包括许多几何体简化工具，使分析师能够根据其分析需要来量身定制CAD几何体。
例如，分析师可以使用这些工具提高其网格的整体质量，方法是消除有问题的几何体（例如微小的边）。
高级仿真中专门包含有新的NX传热解算器和NX流体解算器。
NX传热解算器是一种完全集成的有限差分解算器。
它允许热工程师预测承受热载荷系统中的热流和温度。
UG有限元分析步骤精选整理
UG有限元分析-大致步骤一、打开一实体零件：
二、点击开始，选择“设计仿真”
三、点设计仿真后会自动跳出“新建FEM和仿真”窗口，点击“确定”
四、确定新建FEM和仿真后，会自动跳出“新建解决方案”窗口，点击“确定”
五、指派材料，点击零件，选择所需要指派的材料，点击“确定”，本例为steel
六、生成网格，以3D四面网格为例：选择网格-输入网格参数，单元大小
七、固定约束，选择所需要约束的面，本例的两个孔为固定约束
八、作用载荷，选择作用力的面，输入压力的大小，本例按单位面积的承压
九、求解，选择求解命令，点击确定
十、求解运算，系统会自动运算，显示作业已完成时，可以关闭监视器窗口
十一、导入求解结果，选择文件所在的路径，结果文件为 .op2, 点击确定
十二、查看有限元分析结果：
十三、编辑注释，可以显示相关参数：
十四、动画播放，点击动画播放按键，可以设置动态播放速度的快慢。
基于UG软件的四连杆运动仿真分析的研究报告
基于UG软件的四连杆运动仿真分析的研究报告基于UG软件的四连杆运动仿真分析的研究报告摘要：本文以UG软件为工具，对四连杆运动进行了仿真分析，并对仿真结果进行了详细的描述和分析。
通过仿真分析发现，在不同的驱动方式、不同的转动速度等条件下，四连杆的运动状态、角度变化等均有显著差异，同时也发现四连杆的运动过程中存在一定的瞬时速度过快的情况，需要考虑加装减速装置。
关键词：UG软件；四连杆运动；仿真分析；瞬时速度过快一、引言四连杆运动是一种常见的机械运动形式，在机械设计、运动分析等领域中有着广泛的应用。
如何对四连杆运动进行分析和仿真，是机械工程领域的重要研究方向之一。
本文通过UG软件对四连杆运动进行仿真分析，并对仿真结果进行了详细的描述和分析，旨在对四连杆运动的研究提供一定的参考。
二、四连杆运动的基本原理四连杆运动是由四个连杆构成的运动链条，其中一个连杆为驱动杆，其余三个连杆为被动杆。
四连杆的运动状态受到驱动杆的驱动方式、转动速度等多种因素的影响，需要进行参数化变量的分析和仿真模拟。
三、UG软件仿真模拟1. 模型建立：首先利用UG软件进行四连杆模型的建立，包括杆件的三维建模、连接约束、驱动方式的设定等，得到初始状态下的四连杆结构。
2. 运动仿真：根据仿真目标和要求，对四连杆进行运动仿真，设定不同的驱动方式、不同的转动速度等条件，得到不同条件下的四连杆运动状态。
3. 结果分析：通过对仿真结果的分析，得出不同条件下四连杆的运动规律、运动状态、角度变化等，并结合实际应用需求，对仿真结果进行进一步的优化和改进。
四、仿真结果分析通过UG软件进行四连杆运动仿真分析，得到如下结论：1. 被动杆与驱动杆的角度变化规律：随着驱动杆的转动，被动杆与驱动杆之间的连接杆件的角度也在不断变化，角度变化曲线为抛物线状。
2. 驱动方式的影响：采用不同的驱动方式，四连杆的运动状态亦有较大的差异。
以摆线轮驱动方式为例，该方式下四连杆的运动状态较为平稳、稳定。
ug有限元分析2篇
ug有限元分析2篇第一篇：ug有限元分析一、引言UG有限元分析是一种基于物理模型的仿真分析方法，它可以模拟并分析各种工程场景下的结构响应、变形、应力、应变等物理现象。
UG有限元分析可以帮助工程师快速发现设计中的问题，缩短产品开发周期，提高生产效率和产品质量。
本文将介绍UG有限元分析的基本概念、工作流程、建模方法以及在工程应用中的实际案例。
二、基本概念1. 有限元模型是建立在有限元网格上的物理模型，通过将复杂结构分解为一系列简单的有限元单元来进行计算分析。
通过计算单元内各节点的位移、应力等物理量，计算出物理模型的响应情况。
2. UG软件中的有限元分析模块可以为工程师提供各种物理模型的仿真分析功能，包括静力分析、热力分析、疲劳分析、动态响应分析等。
3. UG有限元分析模块中内置的各种前处理、求解器和后处理功能均为工程师提供了方便、高效的分析工具。
基于该模块，工程师可以快速、准确地进行多种仿真分析，较大地提升了工作效率。
三、工作流程1. 准备阶段：确定分析场景、边界条件、材料参数等，准备建模。
2. 建模阶段：利用UG软件中构建造型、切割、分割、装配等功能构建有限元模型，并为有限元模型设置材料、边界条件等。
3. 网格划分阶段：根据分析精度的需求，将有限元模型划分为多个简单的有限元单元。
4. 分析求解阶段：选择适合分析场景的求解器，进行有限元分析计算求解。
5. 后处理阶段：根据需要选择分析结果生成报告、动画、图片等。
四、建模方法1. 结构建模：使用造型、切割、分割等功能构建有限元模型，为模型设置材料属性、边界条件等。
2. 网格划分：根据分析精度的需求，选择适合的网格划分方法，将有限元模型划分为多个有限元单元。
3. 材料属性设置：为有限元模型中的每个组件设置相应的材料属性，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、密度、热膨胀系数等。
4. 边界条件设置：为有限元模型中的每个组件设置相应的边界条件，包括约束、力、压力、温度等。
基于UG工装设计中的有限元验证与分析
基于UG工装设计中的有限元验证与分析摘要通过实例，分析工装设计中的常见问题，充分发挥软件特点，引入主流技术UG有限元对其进行验证、分析并提供直观的数据作为依据，用于解决实际问题，借此提高分析问题、解决问题的能力。
关键词：工装设计UG有限元受力分析1.UG简介UG是Unigraphics的缩写，是集计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助分析功能于一体的软件集成系统。
在中国,它得到了越来越广泛的应用，已成为我国工业界主要使用的大型CAD/CAE/CAM软件之一。
Unigraphics适于完整的产品工程。
使公司能够在同一集成的数字化环境中去模拟、验证产品和他们的生产过程。
?如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。
为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。
主要功能1.1产品设计UG为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。
UG包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。
工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状。
UG具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。
1.2仿真、确认和优化UG允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。
通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。
2工装设计中的问题合格工装的设计，不仅仅是把工装设计出来、制作出来那么简单；而是还要经过不断的试验，总结，改进，然后才能正式应用于生产。
这其中及时的发现问题和解决问题尤为重要。
下面通过一次典型的工装设计，来予以阐述。
某产品是一个液压双缸体零件，如图一所示，特点是产品双缸孔所在面及孔径要求精度高，面粗糙度要求在Ra1.6以内，孔径公差要求在0.02mm以内，而且壁薄。
UG有限元分析范文
UG有限元分析范文有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种力学分析方法，通过将连续物体的几何形状分割成有限数量的有限单元，再通过有限单元的力学行为对整个结构进行力学计算和应力分析。
有限元分析在工程设计、高科技制造、结构优化、材料研发等领域都有广泛应用。
有限元分析的基本过程是将问题的几何形状分割成有限数量的有限单元，并在每个单元上建立近似的解析解。
然后通过求解线性方程组，得到各个节点的位移、应力和应变等信息。
有限元分析的结果可以用来评估结构的强度、刚度、热传导、流体流动等性能，从而指导工程设计和优化。
有限元分析的主要步骤包括建立有限元模型、设定边界条件、施加荷载、求解方程和后处理结果。
建立有限元模型时，需要选择适当的有限元单元类型和网格划分方式，以便准确描述物体的几何形状和特性。
设定边界条件是指对有限元模型的边界进行约束，例如固支条件、周期边界条件和接触条件等。
施加荷载是指在有限元模型上施加外部力或位移条件，模拟实际工况。
求解方程通常使用数值方法，如有限差分法或迭代法，计算出线性方程组的解。
最后，根据求解得到的结果，可以进行应力分析、刚度分析和模态分析等，以评估结构的性能和安全性。
有限元分析的优点是能够描述复杂几何形状和边界条件下的结构行为，能够以较小的代价进行预测和分析，为结构设计提供直观和可靠的工具。
然而，有限元分析也有其局限性，例如需要合理的网格划分和有限元模型的准确度依赖于对材料特性和边界条件的准确描述等。
在工程实践中，有限元分析常用于求解固体力学、流体力学、热传导和电磁场等领域的问题。
例如，在机械工程中，有限元分析可以用于评估零件的强度、刚度和疲劳寿命等，辅助设计优化。
在航空航天领域，有限元分析可以用于评估航空器的结构安全性和气动特性。
在建筑工程中，有限元分析可以用于评估建筑物的地震响应和结构稳定性等。
总之，有限元分析是一种重要的力学分析工具，通过将物体分割为离散的有限单元进行计算，可以解决各种工程问题。
汽车发动机连杆结构有限元分析方法探究
Internal Combustion Engine &Parts0引言在发动机运行的过程当中，发动机内部的连杆结构受到压缩拉伸等交变的载荷作用。
如果连杆存在刚度不足的情况，那么经过一段时间的使用之后，整个杆体会出现变形弯曲的现象，甚至整个连杆的大头都会视源变形，一旦发生这一情况就会使得发动机的活塞气缸轴承等零部件出现偏磨的现象。
而且连杆的杆身本身就是属于一个长杆件在运行的过程当中需要承受较大的工作压力，为了防止连杆的杆身因受到多种力量的影响，出现弯曲变形的情况，那么杆身就需具备较强的刚度和强度。
总而言之，对于汽车的使用，汽车发动机的使用效果和使用寿命来说，发动机连杆结构的质量直接影响到了相关的指标。
1有限元法在社会快速发展的背景之下，人们对科学技术的要求也越来越高，随着工程技术的深入发展，各个行业在进行产品生产的过程当中，都已经融入了高科技的技术。
但是人们对工程技术的实际要求也不断的提高，使用传统的线性理论知识已经无法满足各行业在设计方面的各项要求，要想解决工程当中存在的实际问题，现场工作人员需要花费更多的时间和精力，对非线性的问题进行深入的探讨。
那么要想真正的解决非线性的问题，就需要使用数值模拟的方法进行解决，这种方法的实用性和应用广泛性都比较高，其中使用价值较高的是有限元法。
从第一的角度进行分析，有限元法实质上是以力学模型作为基础进行近似数值计算的一种方法，它所求得的解是一种数值解。
在对工程问题进行研究时，使用有限元法进行分析，如果能够获得较好的处理结果，那么就说明计算过程所得的数值精确度非常高。
有限元法的实际操作过程，就是将一个物体离散成有限个单元，按照一定的方法将这些不同的单元进行连接以及组合之后，使得单元的组合与原来的物体相似度越来越高和对不同单元的问题进行解决之后，就可以有效的分析物体原本存在的问题。
经过分析之后，不同单元的问题变得更加简单，解决这些简单的问题与解决一个大的难题相比，花费的时间和精力比较少。
基于某发动机连杆的有限元分析
解算器，建立材料和编辑材料属性 ，在物理属 性编辑 中选择 都是最大。
Ｐ Ｓ Ｏ Ｌ Ｉ Ｄ实体类型 ， 并建立相应 的网格捕集器 。 由于连杆为不 最大拉伸工况下，连 杆所 受最 大应 力出现在小头靠近顶
规则形状， 首先采用 自由映射网格划分方式， 对连杆进行 网格 端位置， 其最大值为 ２ ２ ９ Ｍ Ｐ ａ ， 远 远小于材料 的屈服极限。 划分 受最大应 力出现在杆身凹槽边
２ ． ２ 连杆 的有限元模 型建立 ２ ． ２ ． １ 连杆 的载荷分析
杆受预紧载荷和最大拉伸载荷 ，第三种工况是连杆同时受到预
３连杆有限元求解结果分析
紧载荷和最大燃烧压力与最大惯性力共同作用的最大压缩载荷。 通过对三种 工况使用 ＮＸ Ｎａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ进行有 限元分析计算， ２ ． ２ ． ２基 于 ＮＸＮａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ的连 杆 有 限元 分 析 表明在装配预紧工 况下连杆 的位移变 形和等效应 力都最 小， 建立连杆模型后直接进入ＮＸ仿真模块， 选择ＮＸＮ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ 之后是最大拉伸 工况 ，最大压缩工 况时位移变形和等效应力
时需要圆角过渡 。最 终用 ＵＧ完成连杆 实体模型 的建立。 在最大压缩工况下， 连杆除受到最大燃烧压力与最大惯性
力的共 同作用外， 也还继续承受过盈装配预紧压力 。有 限元分 析前边界条件施加位移约束为： 连杆大头只保 留沿 曲轴旋转的
自由度 ， 其他 自由度固定， 对小头保 留沿活塞上下移动的 自由度 连杆在工作时，所承受 的周期性变化的外力主要 由两部 和 绕活 塞 销 旋转 的 自由度 ， 其 他 自由度 固定 ； 载 荷施 加 时 ， 仍然 分组成： 一是经活塞顶部传来 的燃气爆发压力 ， 对连杆起压缩 在连杆大头和小头继续施加过盈压力， 在连杆小头施加轴承载 作用 ： 二是活塞连杆组高速运动产生 的惯性力， 对连杆起拉伸 荷 ， 分布角度仍然在 １ ２ ０ 。 范围内， 按余弦方式分布， 最大惯性力 作用 。故在分析时， 主要考虑连杆的最大燃气压 力、 活塞组件 的分布在整个连杆模型上 ， 即按几何分布， 施加在每个节点上。 的惯性力和连杆组件 的惯 性力。 在最大压缩工况下 ， 由有限元分析和后处理得到连杆位移图， 位 因此， 将分三种工况进行连杆的有限元分析， 第一种是只在 移最大的位置出现在小头孔靠近杆身压力施加处 ， 位移最大值 预紧载荷作用下进行分析， 第二种工况是最大拉伸工况， 此时连 比最大拉伸工况时要大， 为０ ． １ ０ ８ ２ ｍ ｍ， 在弹性变形范围之内。
基于UG软件的四连杆运动仿真分析
基于UG软件的四连杆运动仿真分析UG软件是一款常用的CAD（计算机辅助设计）软件，它能够帮助工程师进行各种模型的建立、装配和分析。
在机械领域，UG软件被广泛应用于各类机械零部件的设计和仿真。
本文将就UG软件的四连杆运动仿真分析进行探讨，并详细介绍其原理、步骤及应用场景。
一、四连杆的基本概念四连杆是一种机械传动机构，由四条杆件和四个旋转副构成。
其中两条较长的杆件在一端旋转固定，称为地杆，另外两条较短的杆件同样旋转固定，称为摇杆。
四连杆的动作主要靠摇杆的运动驱动，使机械系统完成各种工作。
四连杆的工作原理强调套路重复的动作，即摇杆先向一个方向运动，然后再向另一个方向运动，执行往复的动作。
二、四连杆的运动仿真分析原理在使用UG软件进行四连杆运动仿真分析之前，我们需要了解一些基本原理。
首先，我们需要清楚地知道四连杆的各个参数，包括地杆长度、摇杆长度、连杆长度和摇杆旋转轴的位置等。
其次，我们还需要明确四连杆运动的动力学方程，即四个杆件的位置和速度之间的关系。
最后，我们需要掌握运动分析的方法，以便根据四连杆的参数和动力学方程，计算出各个杆件的位置和速度。
三、四连杆运动仿真分析的步骤1. 创建机械结构模型我们首先需要在UG软件中创建四连杆的机械结构模型，包括四连杆的杆件和旋转副等。
在创建过程中，需要设置结构的初始参数，如地杆长度、摇杆长度、连杆长度、摇杆旋转轴的位置等。
此外，还需要定义四连杆的运动路径和工作条件。
2. 定义杆件约束与运动学关系在创建四连杆的模型后，需要对杆件进行约束和位移关系的定义。
我们需要选择恰当的杆件，对其进行约束设置，确定其运动的自由度，以达到正确的运动效果。
同时，还需要定义杆件之间的运动学关系，解决各个杆件之间的相互作用问题。
3. 进行四连杆运动仿真完成约束和位移关系的设置后，我们就可以开始进行四连杆运动仿真。
在进行仿真前，我们需要确定仿真方案和仿真参数，如仿真时间、仿真速度和仿真环境等。
UG 有限元分析 演示文稿
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直接复特征值分析 通过复特征值抽取可求得含有粘性阻尼和结构阻尼的结构自然频率和模态，给出正则化的复特征矢 量和节点的约束力，及复单元内力和单元应力。主要算法包括：Delerminated法、Hossen-bery法、 新Hossenbery、逆迭代法、复Lanczos法，适用于集中质量和分布质量、对称与反对称结构，并可 利用DMAP工具检查与测试分析的相关性。 模态复特征值分析 此分析与直接复特征值分析有相同的功能。本分析先忽略阻尼进行实特征值分析，得到模态向量。 然后采用广义模态坐标，求出广义质量矩阵和广义刚度矩阵，再计算出广义阻尼矩阵，形成模态坐 标下的结构控制方程，求出复特征值。模态复特征值分析得到输出类型与用直接复特征值分析得到 输出类型相同。 瞬态响应分析（时间-历程分析） 瞬态响应分析在时域内计算结构在随时间变化的载荷作用下的动力响应，分为直接瞬态响应分析和 模态瞬态响应分析。两种方法均可考虑刚体位移作用。 直接瞬态响应分析 该分析给出一个结构随时间变化的载荷的响应。结构可以同时具有粘性阻尼和结构阻尼。该分析在 节点自由度上直接形成耦合的微分方程并对这些方程进行数值积分，直接瞬态响应分析求出随时间 变化的位移、速度、加速度和约束力以及单元应力。 模态瞬态响应分析 在此分析中，直接瞬态响应问题用上面所述的模态分析进行相同的变换，对问题的规模进行压缩， 再对压缩了的方程进行数值积分，从而得出与用直接瞬态响应分析类型相同的输出结果。 随机振动分析 该分析考虑结构在某种统计规律分布的载荷作用下的随机响应。例如地震波，海洋波，飞机超过建 筑物的气压波动，以及火箭和喷气发动机的噪音激励，通常人们只能得到按概率分布的函数，如功 率谱密度（PSD）函数，激励的大小在任何时刻都不能明确给出，在这种载荷作用下结构的响应就 需要用随机振动分析来计算结构的响应。NX Nastran中的PSD可输入自身或交叉谱密度，分别表示 单个或多个时间历程的交叉作用的频谱特性。计算出响应功率谱密度、自相关函数及响应的RMS值 等。计算过程中，NX Nastran不仅可以像其他有限元分析那样利用已知谱，而且还可自行生成用户 所需的谱。 响应谱分析 响应谱分析（有时称为冲击谱分析）提供了一个有别于瞬态响应的分析功能，在分析中结构的激励 用各个小的分量来表示，结构对于这些分量的响应则是这个结构每个模态的最大响应的组合。 频率响应分析
基于ug的发动机曲轴连杆机构的虚拟设计与运动仿真
基于U G 的发动机曲轴连杆机构的虚拟设计与运动仿真Engine Crank and Link Mechanism Virtual Designand Motion Animation B ased on UG韦尧兵 聂文忠(兰州理工大学机电学院,兰州 730050) 摘 要:三维模型虚拟设计是机械设计的必然趋势。
该文简述了三维设计软件U G NX110的强大功能,并且结合发动机曲柄连杆机构实现了模型的虚拟设计、虚拟装配及三维动态仿真。
关键词:虚拟设计 虚拟装配 三维动态仿真Abstract :Three -dimentional model virtual design is the tendency of mechanic design.The paper simply state its powerful function of U G NX110with three dimentional design soft ,and realize model virtual design 、virtual assembly and three -dimentional dynamic animation combined with engine crank and link mechanism.K ey w ords :virtual design virtual assembly three -dimentional dynamic animation作者简介:韦尧兵 1965年生,兰州理工大学机电工程学院副教授、硕士,甘肃省“555”创新人才工程人选。
研究方向为裂纹技术及其装备和CAD/CAM ,发表论文23篇,获省部级科技进步三等奖1项,厅局级科技进步二等奖1项。
聂文忠 1971年生,兰州理工大学机电学院在读研究生。
0 引言虚拟技术是近年来随着计算机辅助设计技术发展起来的一种新型技术。
随着计算机辅助技术的发展,传统的以AutoCad 为代表的二维设计越来越不能满足工业生产、设计的需求。
发动机连杆的有限元分析
发动机连杆的有限元分析摘要连杆作为发动机结构中一个重要构件，其作用是将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动，并在活塞和曲轴之间传递作用力。
连杆在工作中经受拉伸、压缩和弯曲等交变载荷的作用。
一个重量轻而且具有足够强度的连杆对现代发动机设计起到举足轻重的作用。
本文参考了CA4110柴油机的相关参数，对四缸柴油机的连杆进行了结构设计和力学分析。
应用Pro/E 软件进行建模，以 ANSYS Workbench软件为平台，对连杆模型进行有限元分析。
为了能更好地保证精度，使边界条件和载荷与工程实际情况相符合，并考虑了各种受力情况，进行了静力学分析、模态分和谐响应分析。
静力学分析表明连杆最大应力值小于材料屈服强度极限，即符合强度要求。
动态的模态分析，不仅从静态上保证了连杆的强度，同时也了解了连杆的动态的振动特性。
连杆在不同固有频率下振型不同，在第四阶振型时易失效，并且在发动机工作时应该尽量避开各阶的固有频率。
谐响应分析表明，结构在2400Hz的响应最剧烈，可导致弯曲失稳的位移最大。
关键词: 发动机连杆；有限元分析；模态分析；谐响应分析Finite element analysis of engine connecting rodAbstractConnecting rod as an important component in the engine structure, its function is to the reciprocating linear motion of the piston into the rotation of the crank movement, and between the piston and the crankshaft transfer reaction. Connecting rod subjected to tensile, compression and bending in the job, etc. The effect of cyclic loading. A light weight and has enough strength of the connecting rod to the modern engine design play a decisive role.This article through to CA4110 reference for the related parameters of the diesel engine, four cylinder diesel engine connecting rod for the structure design and mechanics analysis. Pro/E software modeling is applied in this article, based on ANSYS Workbench software platform, finite element analysis was carried out on the model. In order to better guarantee the accuracy, the boundary conditions and load and engineering to coincide with the actual situation, and consider the various stress distribution, the static analysis, modal points harmony response analysis.Statics analysis shows that the strength of the connecting rod maximum stress is less than the yield limit, which conform to the requirements of the strength. From the static and dynamic modal analysis, not only ensure the strength of connecting rod, as well as understand the dynamic vibration characteristic of the connecting rod. Connecting rod under different natural frequency vibration mode is different, prone to failure when the fourth order vibration mode, and should be avoided when engine working each order natural frequency. Harmonic response analysis shows that the response of the structure in 2400 Hz is the most severe, can lead to the unstability of the bending displacement is the largest.Key words：The engine connecting rod;The finite element analysis; The modal analysis; Harmonic response analysis目录第1章绪论.............................................................. - 1 -1.1 课题来源及研究的目的和意义............................................. - 1 -1.2 国内外研究现状及分析................................................... - 2 -1.3 主要研究的内容......................................................... - 3 -第2章连杆的三维建模.................................................... - 4 -2.1 连杆的结构及参数分析................................................... - 4 -2.1.1连杆的结构类型................................................... - 4 -2.1.2连杆结构参数及其分析............................................. - 4 -2.2基于Pro/E连杆的建模................................................... - 5 -2.2.1 Pro/E的简介..................................................... - 5 -2.2.2 连杆的建模过程.................................................. - 6 -第3章连杆的静力学分析................................................. - 10 -3.1 连杆材料的选择........................................................ - 10 -3.2 连杆的有限元网格划分.................................................. - 10 -3.3 连杆的运动和受力分析.................................................. - 11 -3.4 约束与载荷............................................................ - 12 -3.5 静态模拟结果分析...................................................... - 13 -3.5.1 连杆总变形分析................................................. - 13 -3.5.2 连杆等效应力分析............................................... - 14 -3.5.3 连杆等效应变分析............................................... - 14 -3.6 静态分析结论.......................................................... - 15 -第4章连杆的模态分析................................................... - 16 -4.1 模态分析理论.......................................................... - 16 -4.2 约束与载荷............................................................ - 17 -4.3 连杆模态求解与分析.................................................... - 17 -4.4 连杆模态分析结论...................................................... - 19 -第5章连杆的谐响应分析................................................. - 20 -5.1 谐响应分析............................................................ - 20 -5.2 谐响应分析的结论：.................................................... - 21 -结论与展望.............................................................. - 22 -结论...................................................................... - 22 - 展望...................................................................... - 22 -参考文献................................................................ - 23 -致谢................................................................... - 24 -第1章绪论1.1 课题来源及研究的目的和意义内燃机自十九世纪后期出现以来，经过一百多年的不断研究和优化改进，已经发展到比较完善的程度。
基于UG的连杆优化设计
基于UG的连杆优化设计文章利用UG NX的高级仿真静力学解算器，依次创建连杆的有限元模型和仿真模型，计算出模型的位移和应力的响应值，以此来确定模型优化约束条件的基准值，利用系统提供的优化解算方案，以最小重量为优化目标定义约束条件和设计变量，求解出模型在此要求下的优化结果。
标签：UG NX；连杆；优化设计引言优化设计是将产品/零件的设计问题的物理模型转化为数学模型，运用最优化数学规划理论，采用适当的优化算法，并借助计算机和运算软件求解该数学模型，从而得出最佳的设计方案的一种先进设计方法。
1 问题描述连杆为工程机械上常常用到的零件。
其结构特征是小端为回转孔，大端为剖分结构，大小端孔径一般不一样，肋板中间为内凹结构。
工作时候其大端一侧大孔内表面3个平移自由度被限制，小端孔承受轴承力载荷。
在原始设计的基础上对其中的结构：中间肋板厚度、肋板凹槽两侧宽度进行结构优化，其中大小端孔径和孔距不能变动，并且强度和刚度满足要求。
2 连杆静力学分析2.1 创建有限元模型进入UG的高级仿真环境，新建FEM文件，求解器选择NX NASTRAN，在分析类型中选择结构，进入创建有限元模型的环境。
指派材料属性及划分网格。
给模型零件指派材料为Iron_Cast_G40（对应我国的材料牌号HT400），密度为7.15e-006kg/mm3，杨氏弹性模量为14e+008mN/mm2（kPa），泊松比为0.25，屈服强度为345MP，极限抗拉强度570MP。
对零件模型进行理想化处理，移除了两个大端螺栓孔，对分析优化结果影响较小，却可以使模型网格划分简化，避免出现畸形网格。
创建3D网格收集器。
对模型创建3D四面体10节点网格，单元格大小为5mm。
对有限元模型进行后网格划分如图1所示，网格中的单元数为4684，网格中的节点数为8795。
对有限元模型网格质量进行检查，0个失败，0个警告，网格划分符合要求。
2.2 创建仿真模型与解算方案在fem文件的基础上新建sim文件，在模板列表中选择NX NSTRAN，默认其他的选项设置。
基于UG参数化连杆设计及校核
毕业设计说明书基于UG 参数化连杆设计及校核学生姓名： 学号：学专 指导教师：2020年 6月高海峰 09 机电工程学院目录1 绪论 1本课题研究的背景及意义 (1)参数化技术概况 (1)连杆组概述 (2)国内外连杆设计的计算方式现状 (3)设计要求 (4)本章小结 (4)2 连杆材料与制造的现状及进展趋势 5连杆材料的现状及进展趋势 (5)连杆制造的现状及进展趋势 (6)本章小结 (6)3 UG及参数化设计简介7UG简介 (7)参数化设计简介 (8)本章小结 (9)4 连杆的结构设计10连杆材料的选择及强化工艺 (10)连杆结构型式的确信 (10)连杆各组件结构设计 (11)连杆小头的结构设计 (11)连杆杆身结构设计 (12)连杆大头结构设计 (13)连杆轴瓦的设计 (13)连杆螺栓设计 (14)连杆组件尺寸设计 (14)连杆小头尺寸设计 (15)连杆杆身的尺寸设计 (16)连杆大头尺寸设计 (16)连杆螺栓尺寸设计 (17)本章小结 (17)5 参数化建模进程18杆身的建模进程 (18)连杆大头盖 (23)螺栓和螺母 (24)装配进程 (25)本章小结 (26)6 连杆组件的受力分析及强度计算和校核27连杆小头的强度计算与校核 (27)衬套过盈配合的预紧力及温升产生的应力 (27)最大惯性力引发的应力 (28)最大紧缩力引发的应力 (32)连杆小头的疲劳平安系数 (34)连杆小头的变形计算 (36)连杆杆身的强度计算与校核 (36)最大拉伸应力 (37)杆身的紧缩—纵向弯曲应力 (37)连杆杆身的疲劳平安系数 (39)连杆大头的强度计算与校核 (40)连杆轴瓦的校核 (43)连杆螺栓的应力分析和强度校核 (45)连杆螺栓预紧力的确信 (45)本章小结 (48)7 总结49附录50参考文献51致谢53要紧符号表A—连杆小头截面积㎜2A—连杆衬套截面积㎜2BA—连杆杆身断面面积㎜2 mB—连杆小头宽度㎜1B—连杆螺栓中心距㎜2B—连杆杆身宽度㎜gC—螺栓距离㎜D—气缸直径㎜D—连杆小头外形尺寸㎜1d—连杆小头轴承孔直径㎜d—连杆小头衬套外径㎜1'd—曲柄销直径㎜d—连杆螺栓直径㎜m'd—连杆小头的平均直径㎜mE—连杆材料的弹性模数MPaE—衬套材料的弹性模数MPaBH—连杆杆身高度㎜gK—衬套过盈压入的系数K—应力集中系数m—活塞组的质量㎏m—连杆往复运动的质量㎏1P—连杆螺栓的预紧力 NP—最大燃气作使劲 NmaxgR — 曲柄半径 ㎜S — 活塞行程 ㎜r — 连杆小头的平均半径 ㎜t — 内燃机工作时连杆小头的温升 ℃*t — 连杆轴瓦厚度 ㎜∆ — 衬套压入时的过盈 ㎜α— 连杆材料的线膨胀系数 1/℃B α— 衬套材料的线膨胀系数 1/℃β — 表面质量系数1σ-— 材料在对称循环下的拉压疲劳极限 MPax σ— 连杆摆动平面内的最大应力 MPay σ— 垂直于摆动平面内的最大应力 MPaεσ— 为连杆材料的比例极限 MPaa σ— 应力幅 MPa'σa— 衬套过盈配合和受热膨胀产生的应力 MPa σaj — 惯性力拉伸引发的应力 MPaσac — 受压产生的应力 MPab σ— 材料的屈服极限 MPam σ— 平均应力 MPaσϕ— 材料对应力循环不对称的灵敏系数 Ω — 曲轴角速度 rad/sλ — 连杆比σε — 尺寸系数μ — 连杆材料的泊松比基于UG参数化连杆设计及校核摘要：本论文要紧介绍了参数化的大体原理和方式；简单论述了连杆材料的进展趋势和连杆的制造现状；在确信连杆材料和连杆结构型式的基础上对连杆小头、连杆杆身、连杆大头、连杆轴瓦和连杆螺栓进行要紧的结构设计和尺寸设计；在尺寸设计的基础上用UG进行三维参数化建模；并依照体会解析的计算设计方式对连杆组件的强度进行了校核，结果说明符合设计要求。
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四种加载载荷如下表 ２ 。
表２ ：连杆 所 受载荷
工况 最大拉伸 工况 最大压缩工况
载 荷 大 小
工 况
小头 ７ ０ ０ ０ Ｎ 大头 １ ２ ０ ０ ０ Ｎ
小头 ８ １ ０ ０ ０ Ｎ 大头 １ ２ ５ ０ ０ Ｎ
螺栓预紧力
装配过盈接触力
示 意图
载荷
在 合适 的 范 围 内。在螺 栓预 紧 力 的作用 下 ，连杆 的疲劳特 性 也会 发 生 一定 的变 化 。
收稿 日期 ：２ ０ １ ４ ． ０ ６ ． １ ２
２ ０ １ ５ 年 ９月
第 ３期
教
学
与
科
技
３ ９
模 型 的建立 时 ，定义 的 内容应 尽量 与连 杆 实 际的工 作状 况 相吻 合 。
６ ２
用的连接螺栓 ，来进行有限元分析，其主
要参 数见 表 １ 。
３ ４
２ 连杆 受力分析
发动 机 连杆 工 作 时受 到周 期 性变 化 拉力 ， 压 力 和惯 性等 力 的作 用 ，受力 情况 非 常复杂 ，总 的来 说
包括以下几种。
２ ． １ 螺栓 预 紧 力
连杆大头在螺栓预紧力作用下会发生变形 ，进而影响连杆大头处 的应力分布 ，这种变形必须控制
与螺栓接触 的部分，最大应力为 ２ ３ ５ ＭＰ ａ ，此材料的屈服极 限为 １ １ ７ ８ ＭＰ ａ ，该工况下最大应力值在屈
方 向的中 间部 位 即可 。
３ ． ４ ＿ ３ 定 义载 荷
连 杆 在运 动 过程 定义 为 如下载 荷 ：
１ ）螺栓预紧力 ，对螺栓单元施加沿轴向的预紧力。
２ ）装 配 过盈 接 触 力 ，本 文 中通过 计 算给 定 了大 小头 的 内孔 面压 力载荷 。 ３ ）极 限压 缩 与拉 伸载 荷 实际作 用 在孔 壁 的一 半部位 ，呈余 弦分 布 。本 文 中 ，为 了简 化分 析 ，在 大 头孔 、小 头 孔使 用 局 部 圆柱 坐标 系 ，施 加径 向的载荷 近似 于余 弦载 荷 。
把接 触 非线 性 问题 近 似 为线 性接 触 问题 ，从而 降低 计 算 的难 度 ，并 减少 计算 的 规模 。本 文 将连 杆盖 与
主体之间的接触关系定义为面与面粘合 。由于连杆是在一个平面 内运动工作的，主要考察的部位是连
杆的两个接触轴孔，可 以选择连杆运动到某一位置的状态作为考察对象，添加固定约束在连杆体长度
１ 研 究对象
本 文 以发 动机 连杆 组 为研 究对 象 ，简
化 了连杆 组 的连杆 轴 瓦 、连杆 小 头衬 套 ， 主要 考虑 连杆 主体 、连杆 盖 以及起 连 接 作
表１ ： 连杆 主要 参数
主要参数
连杆 中心距， ｍｍ
尺寸
１ ６ ５
连杆大头 孔直， ￣／ ｍｍ 连杆 小头孔 直径／ ｍｍ
曲轴 ，使活塞的往复运动转变为 曲轴的旋转运动 ，对外输 出做功。发动机连杆 组工作时，小端作往复 运动 ，大端作旋转运动 ，杆身作复杂的平面运动，因此连杆的受力情况十分复杂【 ｌ 】 。连杆在设计时必 须首先保证有足够 的疲劳强度和结构强度 。若疲 劳强度不足 ，往往会造成连杆杆身或连杆螺栓断裂， 进而产生整机破坏 的重大事故；若强度不足 ，就会造成杆身变形及连杆大头 的弯曲半圆变形，这将导
致 活塞 、气 缸 、轴 承及 曲柄 销 的偏磨 ，加大 了连 杆螺 栓 的 附加弯 矩 。
目前，有限元法 已成为工程技术领域中不可缺少的一个强有力的计算分析工具，是研究发动机连
杆 的受 力情 况最 常 用 的方法 。本 文 利用 三 维设 计软件 ＵＧ 进 行 连杆 的建模 ，并应 用 ＵＧ 的高级仿 真 模 块 分析 不 同工 作状 态 及装 配 工艺 对连 杆 结 构 强度和 疲 劳强 度 的影 响 ， 从而 为连 杆 组设计和 优 化提 供 必 要 的依据 。
３ ４ Ｏ Ｎ
３ ． ５ 强度 计 算 结 果和 分析
使用 Ｕ Ｇ 软件 ，定义材料属性 ，并施加必要的位移边界条件和力边界条件 ，进行求解后，可以得
出连 杆 最 大拉 伸 工况 和最 大压 缩 工况 下连 杆 的变 形及 应 力分 布， 分别 见 图 ３ 、图 ４ 、图 ５ 、图 ６ 。 由图 ３ 、图 ４可 知 ，连杆 在最 大 拉伸 工况 下 ，最大 变形 出现在 大端 圆孔 部分 ，最 大应 力 出现 在连杆
３ ． ４ ． １ 定 义材 料
４ ３ ４ ０ ，密度为 ７ ８ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｍ ，杨 氏模量为 １ ９ ３ Ｇ Ｐ ａ ，泊 连杆材料选择 Ｕ Ｇ材料库中提供的 Ａ Ｉ Ｓ Ｉ — Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ
一
松 比为 ０ ． ２ ８ ４ 。
３ ． ４ ． ２ 定义接 触 和 约束
实际应用中，零件之间的接触都是非线性的，但在不考察接触部位应力发生变化 的情况下 ，通常
２ ０ １ ５年 ９月
第 ３期
教
学
与
科
技
３ ７
基于 ＵＧ的发动机连杆 有限元分析
张海 燕 廖海平
（ 中 国工 程 物理 研 究 院工学 院 ， 四川 绵 阳 ，６ ２ １ ９ ０ ０ ）
摘
要 ：本文应用 ＵＧ软件建立 了发动机连杆的三维模型 ，并对连杆模 型进 行了结构强度 分析和疲 劳强
度分析 ，得到 了连杆在最 大拉伸 、最大压缩两种极 限工况下的连杆 的应 力分布 ，确定 了连杆工作的危险部位
及易发生疲 劳失效 的部位 ，为连杆的设计开发提供参考 。 关键词 ：ＵＧ；连杆 ；应 力；疲劳 ：有 限元分析
引 言
连 杆 是 发动 机最 重 要 的零件 之 一 ，其 作用 是 连接 活塞 与 曲轴 ，将 作用 在 活塞 上 的气 体压 力传 递 给