发动机运动仿真

发动机实体建模及运动仿真

学生：陈柯佛

指导老师：邓先智

目录

摘要 (4)

前言 (5)

1.发动机的简介 (6)

1.1发动机的发展历史及前景 (6)

1.2发动机的种类 (7)

2.运动仿真技术简介 (9)

2.1运动仿真技术产生的背景 (9)

2.2运动仿真技术 (9)

2.3运动仿真技术在国内外的发展概况 (10)

2.4 发展运动仿真技术的重要意义 (11)

3.Pro/E软件简介 (11)

3.1 Pro/E软件的基本功能及作用 (12)

4.发动机主要零件三维实体建模 (14)

4.1零件建模 (14)

4.1.1曲轴的生成 (15)

4.1.2曲轴箱体的生成 (16)

4.1.3下曲轴箱盖 (17)

4.1.4连杆 (18)

4.1.5 活塞 (19)

4.1.6 飞轮 (19)

5.零件装配 (20)

5.1 新建装配模型 (22)

5.2 组装机构模型 (22)

6.发动机运动仿真 (38)

6.1概述 (38)

6.2定义仿真与分析 (38)

6.2.1 定义伺服电动机 (39)

6.2.3 定义机构分析 (44)

6.2.4 测量活塞的速度 (46)

7.结论 (49)

摘要

发动机是一种应用广泛的传递动力的机器，把能量转化为机械能额装置。目前的传统的发动机都是将燃料的化学能变为热能，再由热能转变为机械动力，并通过底盘的传动系和行驶系驱动汽车行驶。有其广泛的空间，但由于发动机传统开发模式存在的开发周期长、过程繁杂、开发成本高、性能测试困难等问题，本文将仿真技术引入发动机开发领域，完成以下工作：

1.介绍了发动机的发展历史及前景，发动机的种类，介绍了仿真技术的产生的背景、在国内的发展状况及仿真技术的实际意义。

2.简述了pro/E软件在工程设计中的应用，利用pro/E构建发动机的三维实体模型，并对其进行装配。

3.在pro/E进行运动仿真。

关键词：发动机仿真技术三维建模

前言

随着机械行业的迅速发展和市场竞争的日益激烈，如何提高产品品质，增强产品的市场竞争能力，缩短产品开发周期，降低成本已成为企业十分重视的问题。现代化的开发手段是提高企业竞争力的重要保证。企业应用pro/E后，可改变传统的设计方法，显著缩短了新产品的设计周期，为新产品占领市场创造了有利的条件。现结合pro/E 软件的实际，阐述该软件对提高产品设计能力的重要作用和应用效果。在产品零部件的设计过程中，运动机构的空间干涉问题历来都是令机械设计工程师深感头疼的事。按传统设计模式，设计人员在一些细节问题上耗费了很大的精力，降低设计效率。而有些错误又往往具有很强的隐蔽性，给生产造成不应有的损失。因此，利用计算机三维设计工具合理的解决这些问题无疑具有一定的实际意义。当今流行比较广的三维设计软件主要有AutoCAD，Pro/ENGINEER等。无论是零件的整体设计，还是工程图三视图的生成，以及3D装配图的形成方式和仿

真模拟加工记录参数完善改进，pro/E软件都有操作容易、使用方便、修改方便的特点，因此在机械三维实体造型设计中得到了广泛的应用。

1.发动机的简介

发动机（Engine），又称为引擎，是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器，通常是把化学能转化为机械能。（把电能转化为机器的称为电动机）有时它既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器，比如汽油发动机，航空发动机。发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。

1.1发动机的发展历史及前景

发动机是汽车的“心脏”。汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系。

18世纪中叶，瓦特发明了蒸汽机，此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人。法国的居纽是第一个将蒸汽机装到车子上的人。1770年，居纽制作了一辆三轮蒸汽机车。这辆车全长7.23米，时速为3.5公里，是世界上第一辆蒸汽机车。

1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。

1867年，德国人奥托（August Otto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。德国人奥姆勒和卡尔·本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。

1892年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制出压燃式柴油机，并取得了制造这种发动机的专利权。

1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。1958年汪克尔将外转子改为固定转子为行星运动，制成功率为22.79千瓦、转速为5500转/分的新型旋转活塞发动机。

1.2发动机的种类

发动机的种类很多，工作原理和用途也不一样。大多数发动机都是以输出有效轴功率为目的的，即驱动一根或几根轴转动。

这样的发动机主要包括：1.活塞式。2.涡轮式。3.活塞+涡轮式