副標(biāo)題#e#   0引言
   
    發(fā)動(dòng)機(jī)是直接影響車輛可靠性等的動(dòng)力部件，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其設(shè)計(jì)時(shí)間已經(jīng)大大縮短，設(shè)計(jì)質(zhì)量和性能不斷提高。作為發(fā)動(dòng)機(jī)中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、工作條件最惡劣的零件之一，缸蓋的設(shè)計(jì)尤其關(guān)鍵，其設(shè)計(jì)方法已由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)發(fā)展為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。對于缸蓋的設(shè)計(jì)，很重要的一點(diǎn)是要避免工作中的振動(dòng)，因此模態(tài)分析是當(dāng)今設(shè)計(jì)人員的一個(gè)工作重點(diǎn)。本文基于Solidworks，對某缸蓋進(jìn)行了三維造型，通過進(jìn)行缸蓋的模態(tài)分析，找出缸蓋振動(dòng)的原因，并在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)方案。
   
    1三維造型
   
    圖1為基于Solidwork;的某四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的三維造型圖，其中關(guān)鍵技術(shù)有以下幾點(diǎn)。
   
    (1)毛坯制作
   
    這步包含毛坯生長、孔拉伸、毛坯鏡像等，比較復(fù)雜關(guān)鍵的是燃燒室型腔的造型，要注意避免特征之間的相互干涉。
   
    (2)水道孔以及螺栓孔的造型
   
    包括拉伸、切除、放樣等特征造型。要注意的是，由于孔較多，需要不斷變換基準(zhǔn)，基準(zhǔn)面的選擇很重要。
   
    (3)其它特征
   
    其它諸如火花塞孔、倒角等特征，所用方法也是上述幾種，但要注意的是，為使后面分析方便，對于不影響分析結(jié)果的特征(如倒角)，可以適當(dāng)簡化。
   
    2模態(tài)分析
   
    模態(tài)分析已經(jīng)成為研究振動(dòng)的一個(gè)重要方法，其理論基礎(chǔ)已經(jīng)很成熟。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，利用有限單元法進(jìn)行模態(tài)分析，對研究缸蓋的振動(dòng)很有意義。主要是通過求得缸蓋各階模態(tài)參數(shù)，從而評價(jià)其動(dòng)態(tài)特性是否符合要求，校驗(yàn)理論計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，為設(shè)計(jì)提供支持。
   
    本文的分析基于圖1的二維造型，研究沒有阻尼的系統(tǒng)的自由振動(dòng)，即得出缸蓋的各階固有頻率。主要步驟有:建立有限元模型;定義模型的屬性和約束;定義輸出控制文件并求解。
   

    2.1有限元模型
   
    單元類型采用實(shí)體單元，網(wǎng)格劃分采用疏密相間方式，最后的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為59 362，單元總數(shù)為37 173。
   
    模型的材料以鋁合金ZL104為主要分析對象，并與其它材料進(jìn)行比較。選取氣缸蓋的材料參數(shù)為:彈性模量E=69 GPa，泊松比? = 0. 34，材料抗拉強(qiáng)度σb=145 MPa，抗壓強(qiáng)度，σc>430MPa，缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力6MPa,螺栓預(yù)緊力40kN，材料密度P=2.7 x10的負(fù)9次方/mm3，材料的線膨脹系數(shù)β=23 x 10負(fù)6次方/℃，導(dǎo)熱系數(shù)203mW/(mm·K) 。
   
    約束定義在圖2中的前端面上，6個(gè)自由度進(jìn)行全約束。