发动机模型仿真

5.2自上而下设计曲轴连杆机构5.2.1曲轴本节建立的曲轴如图7.1所示。

图5.1曲轴本节设计的曲轴具有4缸曲拐结构，以及前输出法兰、后输出轴颈等结构。

其中曲拐机构相同，但方向不同，可以首先设计一个曲拐，在通过平移、旋转等操作进行复杂形成其它三个曲拐。

1．进入装配模块，产品命名为product1，点击插入新零件按钮，点击product1，即归属为产品product1目录之下，零件命名为quzhou。

2．双击树结构中quzhou目录下的，进入quzhou的零件设计模块。

3．用草图设计功能，在平面上建立如图 5.2所示的草图。

4．用拉伸实体功能，将上面建立的草图拉伸34mm，如图5.2所示。

图5.2前输出法兰草图与拉伸凸台5．用钻孔功能，在上面建立的拉伸实体的端面上建立沉头孔，在对话框中单击“定位草图”按钮，定位孔的中心如图 5.3所示。

定义孔对话框中的延伸选项页如图5.4所示，类型选项页如图 5.5所示。

图5.3定位圆柱销孔图5.4孔定义对话框图5.5孔类型对话框6．用钻孔功能，在上一步建立的端面上，建立一个螺纹口。

螺纹口中心定位如图5.6所示，约束孔中心时，用直线功能，再标注尺寸如图 5.7所示。

在定义孔对话框中，类型选项页设置如图 5.8所示，螺纹定义选项页设置如图 5.9所示。

图5.6定位螺纹孔图5.7孔类型对话框图5.8螺纹孔定义对话框7．用圆形阵列功能，以上一步的到的螺纹孔特征为旋转对象，绕X轴旋转，旋转步长为50°，生产7个实例，对话框设置如图 5.9所示，生成的整列如图 5.10所示。

注意旋转的方向，如果方向不对，可以单击按钮改变阵列方向。

图5.9定义圆形整列图5.10阵列孔8．用草图设计功能，在上面建立的实体的没有开孔的一侧建立如图 5.11所示的草图。

9．用拉伸实体功能，将上一步建立的草图拉伸36mm，如图5.11所示。

图5.11与法兰连接处草图与拉伸凸台10．用草图设计功能，在上建立如图 5.12所示的草图。

草图的空间定位以纵轴V和横轴H作为参考位置。

图5.12旋转草图11．用旋转槽功能，将上一步建立的草图轮廓绕自身的轴线旋转360°，从已有实体中移除旋转体部分，如图 5.13所示。

12．用草图设计功能，在拉伸实体的端面上建立如图 5.14所示的圆轮廓。

图5.13旋转槽13．用拉伸实体功能，将上一步建立的草图拉伸 1.8mm，如图5.14所示。

图5.14过渡凸台草图和拉伸实体14．用草图设计功能，在拉伸实体的端面上建立如图 5.15所示的轮廓。

15．用拉伸实体功能，将上一步建立的草图拉伸24.4mm，如图5.15所示。

16．用草图设计功能，在拉伸实体的端面上建立草图。

绘制一个直径88mm 的圆，圆心与拉伸实体的圆弧同心重合，需要用对话框约束功能进行设置。

首先选择如图5.16所示的圆以及实体的边界圆弧，选择约束功能，在弹出的如图 5.16所示的对话框中选择，结果如图 5.16所示。

17．用拉伸实体功能，将上一步建立的草图拉伸 1.8mm，结果如图 5.16所示。

图5.15曲拐支撑草图和拉伸凸台图5.16草图，草图约束和拉伸凸台18．用草图设计功能，在上一步建立的拉伸实体的端面上建立如图 5.17所示的草图。

约束建立的圆与上一步的拉伸实体的边线同心。

19．用拉伸实体功能，将上一步建立的草图拉伸40mm，结果如图 5.1所示。

图5.17与连杆配合处草图与拉伸实体20．用草图设计功能，在上一步建立的拉伸实体的端面上建立直径88的圆，用拉伸实体功能拉伸 1.8mm，如图5.18所示。

图5.18过渡凸台草图与拉伸实体21．用草图设计功能，在上一步建立的拉伸实体的端面上建立轮廓，用拉伸实体功能拉伸24.4mm，如图5.19所示。

22．用草图设计功能，在上建立一条圆锥曲线。

首先建立两个点，第二个点在实体边线上。

用圆锥曲线功能，以已经建立的第一个点为起点，以横轴H为切线方向，以第二个点为终点。

再选择一点作为圆锥曲线上的点，建立圆锥曲线。

双击已建立的圆锥曲线，弹出如图 5.19所示的对话框，选择横轴输入开始，选择纵轴输入结束，选中复选框，在输入栏输入0.3。

23．用折线功能，将上面建立的圆锥曲线围成一个封闭轮廓，如图5.19所示。

图5.19曲拐支撑草图与拉伸实体图5.19二次曲线草图二次曲线定义图5.20减重槽除料24．用减重槽功能，对上面的轮廓进行拉伸，结果如图 5.20所示。

25．用平面功能，建立的偏置平面，如图 5.21所示。

图5.21建立偏置平面26．用镜像功能，将第13步建立的拉伸实体特征和第24步建立的减重槽特征关于上一步建立的平面对称。

27．切换到“线框曲面设计”模块中，用提取功能，将已建立的实体，除了钻孔和凸台的表面不提取外，都提取处理。

提取出来的曲面如图 5.22所示。

再用合并功能，将提取出来的曲面合并起来。

图5.21提取平面28．用平移功能，将上面建立的合并曲面沿着X轴平移132mm，对话框和所得的结果如图 5.22所示。

图5.23平移曲面29．用旋转功能，将上面建立的平移曲面沿X轴旋转180°，如图5.24所示。

图5.24旋转曲面30．切换到“零件设计”模块，用封闭曲面功能，将上一步得到的旋转曲面封闭成实体，如图 5.24所示。

图5.24封闭曲面31．用草图设计功能，在上一步得到的封闭实体的端面上，建立一个以原点为圆心，直径85mm的草图。

再用拉伸实体功能，将其拉伸44mm，如图5.25所示。

图5.25拉伸凸台32．用平面功能，建立的偏置平面，偏置距离为320mm，如图5.26所示。

图5.26偏置平面33．再次切换到“线框曲面设计”模块中，用对称功能，将第27步生成的合并曲面和第29步生成的旋转曲面，关于上一步建立的平面对称，生成对称曲面如图5.27所示。

34．切回到“零件设计”模块，用封闭曲面功能，将上一步得到的两个对称曲面封闭成实体，如图 5.27所示。

图5.27对称曲面图5.27封闭曲面35．用草图设计功能，在上一步得到的封闭实体的端面上，建立一个以原点为圆心，直径65mm的草图。

再用拉伸实体功能，将其拉伸5mm，如图5.28所示。

图5.29拉伸凸台36．用草图设计功能，在端面上，建立一个以原点为圆心，直径45mm的草图。

再用拉伸实体功能，将其拉伸80mm，如图5.30所示。

图5.30后端输出拉伸凸台37．用草图设计功能，在上建立草图。

用折线功能在靠近上一步建立的拉伸实体一侧建立如图 5.31所示的轴线以及轮廓，上一步建立的拉伸实体的边界作为水平方向定位基准，定位横轴H上的轴线作为竖直方向上的定位基准。

图5.31草图设计38．用旋转槽功能，将上一步建立的草图轮廓绕自身的轴线旋转360°，从已有实体中移除旋转体部分，如图 5.32所示。

图5.31旋转槽图5.32钥匙孔草图39．用草图设计功能，在上建立如图 5.32所示的钥匙孔。

孔的轴线在横轴H上，圆孔的一个端点在拉伸实体的边线上，孔的长度为67mm，孔的直径为12mm。

40．用减重槽功能，对上面的轮廓向上拉伸，第一限制选“直到下一个”类型，第二限制选“尺寸”类型，长度为-19mm，结果如图 5.33所示。

图5.33键槽41．用倒圆角功能，在圆柱体的连接边线上倒半径为4mm的圆角。

至此，曲轴的零件设计完成。

5.2.2曲轴轴瓦1．进入“装配模块”，使用插入新产品功能，点击product1，命名产品为lianganzu。

2．使用插入新零件功能，点击lianganzu，零件命名为zhouwa，双击树结构中的zhouwa零件，进入“零件设计”模块。

3．使用草图设计功能，在连接连杆的端面初建立草图，并将其拉伸，第一限制输入39mm，第二限制输入-1mm，如图5.34所示。

图5.34轴瓦草图与拉伸实体4．再次进入“装配模块”，使用插入现有部件功能，点击lianganzu，即将零件插入装配窗口，使用相合约束功能，使轴瓦的轴线和与轴瓦配合处曲轴的轴线相合；两个轴瓦相接触处得平面相合，方向相反；两个轴瓦的端面相合，方向相同，所得装配结果如图 5.35所示。

图5.35轴瓦与曲轴的装配结构5.2.3连杆和连杆盖由于连个零件在装配时是连在一起的，因此将两个零件一起建模，完成公共特征的建模后，再分割成两个零件，最后完成各自零件的局部特征的建模。

1．使用插入新零件功能，点击lianganzu，零件命名为liangan，双击树结构中的liangan零件，进入“零件设计”模块。

2．用草图设计功能，在与连杆配合的中间平面上建立如图 5.36所示的草图。

图5.36连杆拉伸草图3．用拉伸实体功能，将上一步建立的草图拉伸8.75mm，结果如图 5.37所示。

图5.37连杆拉伸实体4．用拔模功能，以上一步建立的凸台的侧边为拔模对象，中性面选择上一步草图所在平面，拔模角为5°，结果如图 5.38所示。

图5.37拔模侧面5．用隐藏功能，将曲轴和轴瓦隐藏。

6．用草图设计功能，在第第3步建立的拉伸实体的端面上，建立一个圆，使之与第三步建立的实体边界圆弧相合，用拉伸实体功能，向上拉伸2mm，如图5.38所示。

图5.38相合草图圆7．用拔模功能，选择上一步拉伸实体的圆柱侧面作为拔模面，中性面选择拉伸实体草图所在平面，拔模角为5°。

8．用倒圆角功能，选择两次拉伸的实体的交线进行倒圆角操作，选择拔模圆头的上边线输入要保留的边线中，设置半径为100mm，如图5.39所示。

图5.39倒圆角9．用平面功能，在第7步建立的拔模柱体的顶面上建立一个平面，如图 5.40所示。

图5.40创建平面10．用草图设计功能，在第7步建立的拔模体得顶面上，安装第6步的方法，建立一个与顶面重合的圆，并用用拉伸实体功能，向上拉伸 5.25mm，如图5.41所示。

图5.41拉伸实体11．用拔模功能，选择上一步建立的圆柱侧面作为拔模面，中性面选择拉伸实体草图所在平面，拔模角为5°。

12．用倒圆角功能，对图5.42中所示的边线进行倒圆角操作，以拔模面的上边线为保持的边，倒半径为15mm的圆角。

图5.42倒圆角13．用草图设计功能，在最初建立的拉伸实体的底面上创建的圆，圆心的定位是与草图所在平面的边线进行的，向上拉伸20mm，然后以选择圆柱侧面作为拔模面，中性面选择拉伸实体草图所在平面，拔模角为5°，草图、拉伸实体及拔模如图5.43所示。

图5.43草图、拉伸实体及拔模14．切换到“线框曲面设计”模块中，用提取功能，提取如图 5.44所示的三组曲线。

图5.44提取曲线15．用平移功能，将上如图 5.45所示的曲线沿Z轴平移8.75mm，对话框和所得的结果如图 5.22所示。

图5.55平移曲线16．由于本发动机的建模过程主要体现在自上而下的设计上，因此连该与连杆盖作为一体的曲面设计从略，直接到分割一步，将lianggan保存一个副本，命名为liangangai。