第六章 SolidWorks及 COSMOSMotion机械仿真
第六章 SolidWorks及 COSMOSMotion机械仿真
实例:单缸内燃机 内燃机是一种将热能转化为机械能的动 力源,广泛应用于汽车、火车和船舶等领 域。本章介绍了单缸内燃机的建模和仿真, 通过对主要构件机架、曲轴、活塞、连杆 和活塞销的造型,学习掌握 SolidWorks2012的草图绘制、特征造型和 零件装配等基础知识。对单缸内燃机进行 仿真,能够获得内燃机曲轴位移、角速度 角加速度和马达力矩等参数
• 实例：单缸内燃机 • 内燃机是一种将热能转化为机械能的动 力源，广泛应用于汽车、火车和船舶等领 域。本章介绍了单缸内燃机的建模和仿真， 通过对主要构件机架、曲轴、活塞、连杆 和活塞销的造型，学习掌握 SolidWorks2012的草图绘制、特征造型和 零件装配等基础知识。对单缸内燃机进行 仿真，能够获得内燃机曲轴位移、角速度、 角加速度和马达力矩等参数
·6.1工作原理 单缸内燃机的立体图和机构简图如图61所示 其机构简图为一曲柄滑块机构。在图中构件1表示 内燃机的活塞,四冲程往复活塞式内燃机的工作 循环是在四个活塞行程即曲轴旋转两周的时间内 完成的。其工作过程分为进气、压缩、作功和排 气四个过程,在一个活塞行程内只进行一个过程。 在进气行程中,活塞在曲轴的带动下由上止点运 动到下止点;在压缩行程中,活塞在曲轴的带动 下由下止点运动到上止点;在作功行程中,可燃 混合气体燃烧,膨胀做功,推动活塞由上止点运 动到下止点;在排气行程中,活塞继续在曲轴的 带动下由下止点运动到上止点。 设计参数为:=26mm,=100mm
• 6.1 工作原理 • 单缸内燃机的立体图和机构简图如图6.1所示， 其机构简图为一曲柄滑块机构。在图中构件1表示 内燃机的活塞，四冲程往复活塞式内燃机的工作 循环是在四个活塞行程即曲轴旋转两周的时间内 完成的。其工作过程分为进气、压缩、作功和排 气四个过程，在一个活塞行程内只进行一个过程。 在进气行程中，活塞在曲轴的带动下由上止点运 动到下止点；在压缩行程中，活塞在曲轴的带动 下由下止点运动到上止点；在作功行程中，可燃 混合气体燃烧，膨胀做功，推动活塞由上止点运 动到下止点；在排气行程中，活塞继续在曲轴的 带动下由下止点运动到上止点。 • 设计参数为： =26mm, =100mm
2 A 4 B 图6.1单缸内燃机立体图和机构简图
图 6.1 单缸内燃机立体图和机构简图
62零件造型 ·单缸内燃机的零件组成及实际零件造型比较复杂, 本节在不影响其运动的情况下,只对单缸内燃机 的主要构件机架、曲轴、活塞、连杆和活塞销进 行简单造型。 ·1机架 运行 SolidWorks2012,选择【文件】/【新建】/ 【零件】命令,创建一个新文件。选择 FeatureManager设计树中的【前视基准面】,然 后单击【草图绘制】命令,绘制如图62所示的机 架草图1,并进行相应的尺寸标注,单击退出草图。 选择【拉伸凸台/基体】按钮,将机架草图1按 “两侧对称”方式拉伸70mm,得到的拉伸体1如 图63所示
• 6.2 零件造型 • 单缸内燃机的零件组成及实际零件造型比较复杂， 本节在不影响其运动的情况下，只对单缸内燃机 的主要构件机架、曲轴、活塞、连杆和活塞销进 行简单造型。 • 1.机架 • 运行SolidWorks2012, 选择【文件】/【新建】/ 【零件】命令，创建一个新文件。选择 FeatureManager设计树中的【前视基准面】，然 后单击【草图绘制】命令，绘制如图6.2所示的机 架草图1，并进行相应的尺寸标注，单击退出草图。 选择【拉伸凸台/基体】按钮，将机架草图1按 “两侧对称”方式拉伸70mm，得到的拉伸体1如 图6.3所示
图6.2机架草图1 图6.3拉伸体1
图 6.2 机架草图1 图 6.3 拉伸体1
在 FeatureManager设计树中选择“上视基准面” 按图6.4所示绘制机架草图2,退出草图后将其按 “两侧对称”的方式拉伸30mm,得到的拉伸体2 如图66所示。 图6.4机架草图2 图6.5拉伸体2
• 在FeatureManager设计树中选择“上视基准面”， 按图6.4所示绘制机架草图2，退出草图后将其按 “两侧对称”的方式拉伸30mm，得到的拉伸体2 如图6.6所示
在 FeatureManager设计树中选择“右视基 准面”,按图6.6所示在拉伸体2上绘制机架 草图3,退出草图后单击【拉伸切除】按钮, 将机架草图3按“两侧对称”的方式拉伸切 除100mm,拉伸切除后的机架实体如图6.7 所示。右击 FeatureManager设计树中的, 选择【编辑材料】命令,将零件的材质设 为“普通碳钢”,然后以文件名“机架” 保存该零件
• 在FeatureManager设计树中选择“右视基 准面”，按图6.6所示在拉伸体2上绘制机架 草图3，退出草图后单击【拉伸切除】按钮， 将机架草图3按“两侧对称”的方式拉伸切 除100mm，拉伸切除后的机架实体如图6.7 所示。右击FeatureManager设计树中的， 选择【编辑材料】命令，将零件的材质设 为“普通碳钢”，然后以文件名“机架” 保存该零件
图6.6机架草图3 图6.7机架实体
2.曲轴 ·新建一个零件文件,选择“前视基准面”,绘制 如图68所示曲轴草图1,并标注相应的尺寸和几 何关系,退出草图绘制。单击【拉伸凸台/基体】 按钮,将曲轴草图1拉伸为6mm厚的拉伸体1。 图6.8曲轴草图1
• 2.曲轴 • 新建一个零件文件，选择“前视基准面”，绘制 如图6.8所示曲轴草图1，并标注相应的尺寸和几 何关系，退出草图绘制。单击【拉伸凸台/基体】 按钮，将曲轴草图1拉伸为6mm厚的拉伸体1。 图 6.8 曲轴草图1