基于ANSYS的495Q发动机活塞模态分析

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发动机活塞是发动机最重要的部件之一，它承受复杂、交
变的冲击裁荷，活塞的振动是结构振动中的一种，主要是指活
（１）活塞的模型建立。活塞的模型通过在ＰＲＯ／Ｅ中建立，
将其保导入ＡＮＳＹＳ即得到活塞的实体模型。进行单元的选择
与网格划分。该单元为四面体１０节点三维实体单元，每个节点有三个移动自由度。划分网格密度６，划分单元总数１１７１１个，节点
关键词：ＡＮＳＹＳ；模态分析；应力云图；有限元模型中图分类号：ＴＫ４０文献标识码：Ａ
文章编号：１００７ — ８３２０（２０１３）１１－０１５４－０２
ＢａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳ４９５Ｑｅｎｎｅｐｉｓｔｏｎｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ
ｓｔａｔｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓａｎｄｍｏｄｅｓｈａｐｅｓａｎｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｐｉｓｔｏｎ，ａｎｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｅｖｅｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｒｅｓｕｌｔｉｎｇｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｅｄｉａｇｒａｍａｎａｌｙｓｉｓｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｐｉｓｔｏｎｒｅｌａｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｆｎａｌ
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（ＱｉｑｉｈａｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｂｆｆｅ，Ｑｉｑｉｈａｒ，Ｈｅｉｌｏｎ￣ｉａｎｇ，１６１００５Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ４９５ＱｔｙｐｅｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｅｎｇｉｎｅｐｉｓｔｏｎ，ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ．ＧｏｔｔｈｅＰｉｓｔｏｎｓｉｎｔｈｅｆｒｅｅ
１有限元建模
确定模型尺寸，根据观察，活塞的大体轮廓为圆柱型，头部有三道环槽，裙部为半拖式。据测量确定活塞外廓尺寸，环槽宽度，环槽深度，活塞直径，活塞壁大体厚度，活塞销孔直径等必要数据。
２１４１９个，建立其有限元模型。表１活塞模态分析结果表
塞在燃烧气体力和惯性力的作用下激起的弹性振动。它不但对发动机整体功率有影响，而且是诱发发动机燃烧噪声和活塞敲击噪声的根源，不仅如此，活塞的振动频率对汽车舒适性的影响也十分显著。是设计的重点和难点。传统的设计方法的
第４０卷第１１期・学术
ＶｏＩ．４０ＮＯＶ．１１
湖
南
ຫໍສະໝຸດ Baidu
农
机
２Ｏ１３年１１月
ＮＯＶ．２０１３
ＨＵＮＡＮＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
基于ＡＮＳＹＳ的４９５Ｑ发动机活塞模态分析
王洋
ｆ齐齐哈尔工程学院，黑龙江齐齐哈尔１６１００５）
ｓｈａｐｅｏｆｔｈｅｐｉｓｔｏｎｓｋｉａｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｔｈｅｐｉｓｔｏｎｉｓｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＡＮＳＹＳ；ＭｏｄａｌＡｎａｌｙｓｉｓ；Ｓｔｒｅｓｓｃｌｏｕｄ；Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ
处理难以满足实际的需要，而有限元的发展使精确分析活塞的承载成为可能。
模态分析用于确定设计机构或机器部件的振动特性，它
们是承受动态载荷结构设计中的重要参数，同时也可以作为其他动力学分析问题的起点。本文根据实际需要要求采用有限元的方法研究４９５Ｑ型发动机活塞的模态分析与设计。
摘要：利用ＡＮＳＹＳ将４９５Ｑ型发动机活塞建立有ｒ￣－ＪＬ模型，进行模态分析。得到了活塞在自由状态固有频率和模态振型进而确定活塞的振动特性，并根据得到的几阶振型图分析应力状况，找出活塞相对应力集中处，最后对活塞裙部
的形状进行优化改进。通过分析和改进，使活塞的动力学特性更加合理。