ZY3108发动机热力计算与曲轴三维实体造型毕业论文

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1、 . . . 毕业设计（论文）ZY3108发动机热力计算与曲轴三维实体造型设计18 / 21目录摘要10Abstract111.绪论122.热力学计算过程142.1已知参数142.2参数选择14 2.3计算过程152.3.1换气过程计算152.3.2压缩过程计算152.3.3燃烧过程计算162.3.4膨胀过程计算17 2.4指示参数计算18 2.5有效参数计算18 2.6计算小结193.曲轴三维实体建模分析204.曲轴的详细建模过程214.1主轴颈的建模214.1.1选择基准平面并绘制草图214.1.2使用拉伸命令得到主轴颈214.2曲柄臂的建模21 4.2.1完成曲柄臂的草绘21 4.2.2

2、拉伸曲柄臂的草绘22 4.2.3在曲柄臂上进行移除材料命令22 4.3曲柄销的建模23 4.4利用镜像得到一组单元曲拐的结构24 4.4.1建立辅助线和辅助平面24 4.4.2利用镜像得到单元曲拐24 4.5在单元曲拐上给油孔造型25 4.5.1横油孔的造型与倒圆角25 4.5.2斜油孔的造型与倒圆角25 4.6通过平移和旋转复制两个单元曲拐25 4.7曲轴前端的建模26 4.7.1曲轴前端的基本形状的建模26 4.7.2曲轴前端的键槽的建模27 4.7.3曲轴前端的螺孔的建模27 4.8曲柄后端的建模28 4.8.1曲柄后端基本轮廓的造型28 4.8.2在曲柄后端面上钻孔284.总结30参考

3、文献31致32摘 要本文根据ZY3108发动机的参数对其进行热力过程计算，之外，本文还运用PRO/E对曲轴进行了三维实体造型。本文根据ZY3108发动机的基本参数，选择一些参数对该发动机进行热力计算，验算计算结果是否满足要求，并通过计算，画出发动机的P-V图，更直观的了解发动机的运转状态。本文通过ZY3108发动机的相关图纸和数据，对ZY3108发动机的曲轴进行三维实体造型，所运用的软件为PRO/E。曲轴主要由平面拉伸而成，结构较为简单，图形较为规则，也不具备较高难度的孔洞等，其中较为困难的地方在于油孔的定位、曲柄臂的草图绘制、曲柄臂上的去除材料等。在进行斜油孔的造型时要通过一系列的辅助线、辅

4、助平面以帮助定位，获得较好的效果。PRO/E的全相关特性，也让造型过程更加容易和方便。关键词： 热力计算 ; 曲轴 ; 三维实体造型 ; PRO/EAbstractZY3108 engine parameters to the thermodynamic process calculation, in addition, this articlealso include three-dimensional solid modeling of the camshaft. Based on the basic parameters of the ZY3108 engine,Select some

5、of the parameters of the engine to make the thermodynamic calculation.we check the calculations to meet the requirements,and draw the P-V diagram of engine by calculating to understand of the engine operation state more Intuitively.This article use the drawings and data of the ZY3108 engine to make

6、the three-dimensional solid modeling for crankshaft of ZY3108 engine, the software we use is PRO/E.Crankshaft is mainly stretched from plane,structure is simple and graphics is regular.It does not have a higher degree of difficulty holes.The difficulties are that the positioning of the oil passages,

7、the sketch of the crank arm,the material removal of crank arm.During the oblique shape of the oil passages should use a series of guides and auxiliary planes to locate and to obtain good results.The relevant features of the PRO / E make the modeling process easier and more convenient.keywords：Thermo

8、dynamic calculation ; Crankshaft ; Three Dimensional Solid Modeling ; PRO/E1 绪论曲轴是燃机的关键零件，引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑 曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个机械系统的源动力。曲轴的尺寸大小在很

9、大程度上影响着燃机的外形尺寸和重量，以与工作可靠性和寿命。曲轴的破坏事故可能引起其他零件的严重损坏。随着燃机的发展和强化。曲轴的工作条件愈加严酷了，必须在设计上正确选择曲轴的结构形式和尺寸、材料与工艺，以求获得满意的技术经济效果。而本文着力于用Pro/ENGINEER软件对曲轴进行三维实体建模。Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认

10、可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国产品设计领域占据重要位置。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。Pro/E的主要特性如下：三维实体模型，三维实体模型除了可以将用户的设计概念以最真实的模型在计

11、算机上呈现出来之外，用户可以随时计算出产品的体积、面积、质量中心、质量、惯性矩等，用以了解产品的真实性。参数化设计，相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。 基于特征建模Pro/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角与圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 单一数据库（全相关）Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的

12、CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。Pro/ENGINEER自1988年问世以来，十余年时间已经成为全世界与大中国地区最普遍的CAD/CAM

13、系统。Pro/E在今天俨然成为三维CAD/CAM系统的标准软件，广泛应用于3C产品、汽车电子、通信、机械、磨具、工业设计、机车、自行车、航天、家电、玩具等各行各业。Pro/E可谓是一个全方位的三维产品开发软件，整合了零件设计、零件装配、NC加工、机构设计分析、动态仿真、动画制作、铸件设计、逆向工程、自动测量、结构分析、热流分析、简易模流分析、产品数据库管理、协同设计开发等功能于一体，其模块众多，功能齐全。另外，Pro/E还具备机构运动分析模块（Mechanism），机构运动分析模块（Mechanism）是Pro/Engineer中一个集运动仿真和机构分析于一身的功能强大的模块。该模块能够对设计

14、进行模拟仿真校验，如运动仿真显示，运动干涉检验，运动轨迹、位移、速度、加速度计算等。在各类机械传动结构中，曲柄滑块有着广泛的应用，根据曲柄滑块机构设计的原理，提出在Pro/E中实现曲柄滑块设计与实体造型的方法，并利用Pro/E的运动分析模块（Mechanism）对曲柄滑块进行运动分析和仿真，提供对曲柄滑块的优化设计。在机械运动中，往复运动是很常见的一种运动，此运动机构在现实生活中运用相当广泛，通过Pro/E的模拟仿真校验，输出运动曲线与运动轨迹，能够更加直观地了解并掌握该机构运动的规律，大大简化机构的设计开发过程。在近年来比较热门的CAD软件中，除了Pro/E以外，UG也受到了业的广泛使用，U

15、G在参数化设计上虽然比不上Pro/E,但造型设计却比Pro/E要方便一些。随着计算机辅助技术的发展，传统的AutoCad为代表的二位设计越来越不能满足工业生产、设计的需求。三维模拟虚拟设计是机械设计的必然趋势。三维设计软件UG NX1.0功能强大，UG能更方便地对设计的产品进行装配，在装配分析中能够与时地发现设计中的问题，并能轻易地修改。用UG实现复杂机构的三维运动仿真技术不仅能应用于CAD，还可用来辅助教学CAI，作为学生学习、实习、实验的课件，起到形象直观的教学效果。2.热力学计算过程2.1 已知参数缸径D=0.108 m行程S=0.115 m缸数i=3压缩比=17标定功率（kW）/转速（

16、r/min）：64/2600每缸工作容积（l）Vh=D2S/4=1.054L曲柄半径与连杆长度比R/L=0.2875(R=57.5 L=200)大气压力p0=1.013x105Pa环境温度T0=293K燃油平均质量成分：C=0.87,H=0.126,O=0.004燃油低热值：Hu44100kJ/kg燃烧室形式：直喷式2.2 参数选择根据类似柴油机的实验数据和统计资料，结合该柴油机具体情况选定过量空气系数= 1.6 （高速非增压柴油机额定工况的过量空气系数，一般均推荐（直接喷射式），选择=1.6 。）最高燃烧压力pz= 7X10 Pa （非增压直喷式四冲程柴油机的最高燃烧压力为MPa,本设计中选

17、择z=7MPa。）z点热利用系数z= 0.7 高速柴油机的Z点热量利用系数一般在围）残余废气系数= 0.05 （对于四冲程非增压柴油机的残余废气系数推荐围为，选取=0.05。） 示功图丰满系数i= 0.93 （一般四冲程非增压柴油机的丰满系数在之间，此处选择0.93）残余废气温度Tr= 800K （非增压高速柴油机一般在，选取T=800。）机械效率= 0.8 （四冲程非增压机一般在0.758.85之间，此处选取0.8）平均压缩多变指数n1=1.4，一般高速柴油机n1的围为，中和以上因素，考虑到ZY3108发动机的具体情况，选取n1=1.4。10平均膨胀多变指数n2=1.2，一般高速柴油机的n2

18、取值围为，结合ZY3108发动机的实际考虑选取n2=1.2。2.3 计算过程2.3.1 换气过程参数取pa= 0.9P0= 0.9117x105Pa则进气终点压力pa= 0.9117x105Pa取进气加热温升T= 15 K ,则进气终点温度=331.4 K充气效率2.3.2 压缩过程计算选取压缩过程平均多变指数n1=1.4压缩过程中任意点x的压力pCX式中：，x点气缸容积x-x点从上止点算起的曲轴转角，压缩余隙容积取若干x点，求出pCZ和VCX，可画出压缩线a-c压缩终点压力pC和温度Tc48.137X10 5 Pa1029.28 K 756.28 压力升高比1.4542.3.3 燃烧过程计算

19、完全燃烧所需理论空气量L0 C=0.87,H=0.126,O=0.0040.4946 kgmol/kg燃油缸新鲜空气量M1 0.7914 kgmol/kg燃油理论上完全燃烧(=1)时的燃烧产物摩尔数M00.5262 kgmol/kg燃油当= 1.6 时的多余空气量 0.2968 kgmol/kg燃油燃烧产物总量M2 0.823 kgmol/kg燃油理论分子变更系数01.04实际分子变更系数 1.038 压缩终点的混合气平均定容比热Cv 21.83 kJ/kgmolK燃烧终点温度Tz计算:根据混合循环发动机燃烧方程式将已知数值代入 整理得： 61414 kJ/kgmol (1)又由= 4.781

20、+76.25TZ/105 kCal/kgmol得 kJ/kgmol将上式代入式（1），用试算法求出 1836 2109 K 初期膨胀比 1.462 2.3.4 膨胀过程计算后期膨胀比 11.62选取膨胀过程平均多变指数n2= 1.2膨胀过程中任意点x的压力pbx式中Vbx为x点的气缸容积，求法与Vcx相似，可列表计算求得数个x 点的pBX和Vbx值后即可画出示功图膨胀段（z-b段）膨胀终点的压力pb和温度Tb 7X106/18.9779=368850 Pa 1291.5 K2.3 指示参数计算（）平均指示压力pi的计算790987 Pa 790987X0.94 =743528 Pa满足一般非增

21、压柴油机额定工况下的的围。 （）指示热效率i满足一般四冲程柴油机指示热效率的围（）指示燃油耗率gi 86.843 g/kWh2.4 有效参数计算（）有效热效率e和有效燃油耗率ge 0.410.8=0.328 108.6 g/ kWh （）平均有效压力pe和有效功率的校核 594822 Pa 43.8 kW (3)有效功率误差e 2.6% 2.5计算小结 根据压缩过程和膨胀过程得到P-V图如下：图2-1 P-V图在计算热力过程是选择参数这一步很重要，在压缩比确定情况下，过量空气系数a和最高燃烧压力pz选的过大，会导致最后的有效功率过大，校核时达不到校核要求的，过量空气系数a过小也不行。经过两三次

22、的参数选择，最终计算结果符合要求。由于计算过程不是很复杂，故而计算两三次的工作量也不大，但当计算量大的时候可以借助计算机软件计算，这样会大大减少计算的工作量。通过对ZY3108发动机的热力过程计算，我对发动机的热力过程有了更深的认识。.曲轴三维实体建模分析图-1 曲轴三维立体造型 图-2 曲轴各部名称1-曲轴前端；2-主轴颈；3-曲柄臂；4-曲柄销；5-平衡重；6-曲轴后端曲轴主要由平面拉伸而成，结构较为简单，图形较为规则，也不具备较高难度的空洞等，其中较为困难的地方在于油孔的定位、曲柄臂的草图绘制、曲柄臂上的去除材料等。因为此发动机为三缸发动机，所以有三组较为相似的结构，我们首先造型一组“单

23、元曲拐”（主轴颈-曲柄臂-曲柄销-曲柄臂）的结构，然后通过平移、旋转、镜像等方法获得另外两组结构。再画出曲柄前端和后端，打通油孔，以获得最后的造型。值得注意的是，在做油孔时要通过一系列的辅助线帮助定位，以获得较好的效果。由于此图为机械部零件图，无需再做另外的着色渲染处理。.曲轴的详细建模过程.1 主轴颈的建模.1.1 选择基准平面并绘制草图在安装好pro/engineer软件之后，进入软件，通过“文件-新建”选项新建一个“零件”图，子类型为“实体”，并将其命名为“crankshaft”，文件的后缀自动为“prt”。空间中最开始便存在三个初始平面，分别为“TOP”、“RIGHT”、“FRONT”

24、，我们选择“FRONT”平面，并通过右侧的“基准平面工具”将该平面设置为基准平面DTM1。将该平面设置为基准平面之后，选中该平面，点击右侧的“草绘工具”按钮，以此平面作为基准平面进行草绘，点击确定，进入草绘界面。在草绘界面中，已经给定了基准坐标轴，点击右侧的画圆图标，选择相应的“圆心和点”，通过坐标原点进行画圆，随便拉伸一个长度，然后点击右侧的“选取项目”按钮，对该圆进行参数确定。该圆的直径长度设定为85。点击右侧的“完成”按钮完成当前步骤，完成草图绘制。图 -2 主轴颈的草绘图 .1.2 使用拉伸命令得到主轴颈选择3.2.1中所完成的草绘，通过点击右侧的“拉伸”按钮，使该草图得到拉伸，因为我

25、们的草绘中所绘制为一个封闭图形，因此可以完成拉伸命令。由于该草绘图案为一个圆，所以拉伸得到的图形为一个圆柱体。通过对该圆柱体的长度进行参数确定，使其长度为36，点击右上角的“完成”按钮，完成拉伸，得到一个粗略的主轴颈建模。图-3 主轴颈的拉伸图.2 曲柄臂的建模.2.1 完成曲柄臂的草绘首先选择由拉伸而得到的平面上的一段半圆弧，然后利用右侧的“平面”按钮，使得在该半圆弧所在的平面上建立基准平面DTM2。然后选择该基准平面，按照3.2.1中步骤，进入草绘界面。 图-4 曲柄臂的CAD尺寸图 图-5 曲柄臂的草绘图该草绘界面较为复杂，将会用到“圆弧”的绘制，“倒角”的绘制，其中需要在绘制时用到不少

26、的辅助线以完成圆心定位，但值得注意的是，在完成草图之前需要将之前创建的多余的辅助线予以删除，如果在草图中残留有多余的线段，则该草图就不是一个封闭图形，将无法进行后续的一些关键操作。因此在完成草图绘制后需要进行详尽地检查以规避错误。此外，PRO/E是以参数进行设定的，所以一个参数的正确与错误将会对后面线条的约束产生影响。在该草图的绘制中，我们可以发现，左右两侧为轴对称图形，因此我们可以通过右侧的“镜像”按钮简化绘图步骤，先完成左边的图形，然后通过“镜像”按钮，得到完整的草图。但值得注意的是，我们需要先画一条“中心线”，才能通过该中心线进行“镜像”操作，否则无法进行操作。.2.2 拉伸曲柄臂的草绘

27、选择3.3.1中绘制的曲柄臂的草绘，使用右侧的“拉伸”命令，对该草绘进行拉伸操作（完成这一步骤的前提是草绘图是以封闭图形，并无其他杂线，在拉伸前请认真检查草绘图），并对拉伸长度进行参数确定，使拉伸长度为28。点击右上角的“完成”以完成该操作。通过该操作我们得到了曲柄臂的简单建模。.2.3 在曲柄臂上进行移除材料命令先选择“TOP”平面，将其设置为基准平面DTM5。 图-6 移除材料所用的草绘选择该基准平面，点击右侧的“草绘”按钮，在 该基准平面上进行草绘操作。 在草绘中如果所示画一个三角形，该三角形为直角三角形，他的两个边与该视角中曲柄臂的轮廓重合，三角形的边长为38.11X22。点击右下角的

28、“完成”按钮，完成该草绘。选择上述完成的草绘，点击右侧的“拉伸”按钮，并在上方选择“移除材料”命令，选择一个合适的移除长度，本处选取71.3长度进行移除。在完成该步骤之后，我们再选择该草图进行拉伸操作，并选择“移除材料”选项，拉伸长度定义为-71.3，则完成了一个和上一步反向的移除材料操作。此时我们得到的三维造型如下图： 图-7 移除材料后所得模型.3 曲柄销的建模选取3.3.2中拉伸得到的平面上的一段圆弧，然后点击右侧的“平面”按钮，通过该指令将该圆弧所在平面定为基准平面。选择该基准平面，点击“草绘”按钮并进入草绘界面。以给定竖直轴上一点作为圆心，任意值为半径做一个圆，在画完之后对其进行参数

29、确定，使该圆圆心在原点正上方57.5处，该圆直径为70。完成草绘。图-8 曲柄销的草绘图 图-9 拉伸曲柄销选择之前所绘制的草绘，点击右侧的“拉伸按钮”，并确定其拉伸参数，使曲柄销的长度为40，拉伸完成之后得到模型如下。.4 利用镜像得到一组“单元曲拐”的结构.4.1 建立辅助线和辅助平面选择基准平面DTM5，并通过点击右侧“草绘”命令进行草绘，进入草绘界面。图-10 DTM5平面上的辅助线草图图 -11 辅助平面DTM6（红色部分）绘制如图所示草图，先绘制一个直角三角形，直角对边的两个点分别为曲柄销上端的中点，以与主轴颈的中心点。经计算，直角的两条边长度为92.5X66。并如图在上端使直角的

30、对边出头一段距离，这里这样做是为了后面的钻孔步骤中方便直接打孔，如果只画到该边顶点处，打孔时会出现孔打不穿的情况，在曲柄销处出现半圆状的孔。画好之后，点击右侧“完成”按钮以完成草绘。然后点击右侧的“平面”按钮，按住ctrl不放，分别选择上面做画的三角形的直角的两条边，并将平行于“right”平面的那条边后面的属性修改为“法向。”即得到了平面DTM6。.4.2 利用镜像得到“单元曲拐”选中曲柄臂，在此应特别注意，不仅仅是选择曲柄臂，还要选择到刚才做出的“移除材料”移除的两部分，不然镜像出来的部分将会不具备“移除材料”的效果。此处选择“移除材料”部分不好操作，可以通过左侧的“模型树”部分选择相应的

31、操作。此处应选择的是三个拉伸操作。然后点击右侧的“镜像”按钮，通过该命令提示选择3.5.1所创建的辅助平面DTM6，通过该平面来进行镜像，得到了“单元曲拐 ”。 图-12 单元曲拐.5 在单元曲拐上给油孔造型.5.1 横油孔的造型以与倒圆角此时主轴颈为一标准圆柱体，主轴颈上的这一油孔相对容易。点击“插入孔”命令，选择孔的类型为简单孔，按照系统提示，选择主轴颈上一处曲面，然后按照提示，设定孔的直径为8，钻孔深度设置为85。然后在对孔的位置进行定位，需要两处约束，我们可以看到孔的周围有两个绿色的小点，将其中一个移动到主轴颈圆柱体的圆弧边上，将打孔处圆心到该边距离定义为18。然后将另一个绿色小点移动

32、到“RIGHT”平面上，将角度设置为26.5。这样就简单完成了该油孔的简单孔部分。但还需给油空的边沿进行倒圆角。点击右侧的“倒圆角”按钮，按照弹出的提示，按住ctrl键，一次点击油孔与主轴颈相交的相贯线，因为一次只能选择到一半，所有需要按住ctrl键。然后定义倒角半径为1.5。点击右上角的完成按钮，完成倒圆角操作。 图4-13 横油孔剖面图.5.2 斜油孔的造型以与倒圆角在进行斜油孔的造型时，就需要用上我们在3.5.1中所绘制的辅助线了。首先我们要绘制一个辅助平面作为打孔基准面，我们先选择3.5.1所绘的辅助线中直角对边所在的直线，按住ctrl，再选择该线的一处端点，然后在直线的后面改成“法向

33、”，端点的后面则改成“穿过”。点击确定，则能确定该平面。点击“插入孔”命令，按照提示选择我们刚创建的平面作为基准平面，设置孔的直径为6.8。在给该孔定位时，一处定位选在曲柄销远离主轴颈的那一个面上，并将点到该平面的距离设置为0。将另一处定位在曲柄臂上侧面的一处交线上，如图3-13所示，将点到该直线的距离设置为63。然后通过一系列计算，可将孔的深度定义为148。点击右上角完成，可以完成该孔的造型。 图4-14 斜油孔的造型再按照3.6.1的方法对斜油孔进行倒圆角，点击右侧的“倒圆角”按钮，按照弹出的提示，按住ctrl键，一次点击油孔与曲柄销相交的相贯线，因为一次只能选择到一半，所有需要按住ctr

34、l键。将倒角半径设置为0.8,。点击右上角的完成按钮，完成倒圆角操作。.6 通过“平移”和“旋转”复制两个“单元曲拐”通过“编辑特征操作”命令，进入“特征操作”步骤，选择“复制”选项，选择“移动”命令，点“完成”按钮。完成到这一步，系统会提示要选择需要平移的特征，正如上面镜像步骤所说，需要选择到“移除材料”部分，是以我推荐使用左边的“模型树”来选择特征，按住ctrl键，可以选择数个特征，我们将3.5得到的单元曲拐选中，然后点击“完成”按钮。接着按照系统的提示，选择“平移”，然后在下面根据提示选择“轴/线/边轴”来选择平移方向，选择一条与“TOP”、“RIGHT”交线平行的直线，调整正反方向，然

35、后输入算出的平移距离为“132”。然后再根据提示选择“旋转”。在下面的“一般选取方向”列表中选择“曲线/边/轴”选项，然后选择“TOP”、“RIGHT”所相交的那条直线作为旋转轴。然后设定旋转方向为120。点击“完成移动”按钮，在跳出的“菜单管理器”的“组可变尺寸”中的容均不必选择，点击“完成”按钮，在“组元素”选项中点“确定”。即完成了第一次的平移旋转复制。然后再通过“编辑特征操作”命令，按照上述步骤，选择“单元曲拐”进行一次平移（无需旋转），此次平移方向不变，距离由132改为264。旋转角度改为240即可。 经过这两次“特征操作”命令 图-15 三个单元曲拐之后，我们基本得到了三个“单元曲

36、拐”，三个单元曲拐结构相似。因为基准平面过多，我们对先前用过的一些平面和草绘进行“隐藏”，便于观看和操作。经过一系列复制操作后，三个单元曲拐结构如图3-14所示。 .7 曲轴前端的建模.7.1 曲轴前端的基本形状建模以DTM1为基准平面，选择“草绘”命令，进入草绘界面，在“草绘视图方面”上选择“反向”。在以给出的坐标原点为圆心画圆，定义圆的直径为66，完成该草绘。选择该草绘，选择“拉伸”选项，定义拉伸长度为5。以拉伸出的平面作为基准平面DTM8，选择该基准平面，点击“草绘命令”，进入草绘界面，在“草绘视图方向”上选择“反向”。 图-16 键槽的草绘以给出的坐标原点为圆心画圆，定义圆的直径为45

37、，完成该草绘。选择该草绘，选择“拉伸”选项，定义拉伸长度为111。 .7.2 曲轴前端的键槽的建模先选取3.8.1中拉伸所得的平面作为基准平面DTM23，以该基准平面进行草绘。在草绘中，画一条与“RIGHT”平面平行的直线，该直线到坐标原点的距离为22.5。再过坐标原点做一条与先前所作直线垂直的直线。完成该草绘。定义基准平面，按住ctrl分别选择先前草绘所画的两条直线，对第一条直线定义为“穿过”，对第二条直线定义为“法向”。则一个新的基准平面DTM24得以确定。在该基准平面DTM24上进行草绘，绘制出该键槽的形状如图3-15，注意保证该草绘为一封闭图形。在完成该草绘后，选择该草绘，点击右侧的“

38、拉伸”按钮，并选择“移除材料”命令，在“拉伸深度”一项中定义为“-4.5”。完成拉伸。此时即完成了该键槽的绘制。.7.3 曲轴前端螺孔的造型我们首先要为螺孔做一个沉头孔，选择RIGHT平面作为基准平面，进入草绘菜单，如图3-16绘制草图。图-17 沉头孔草图图-18 螺孔的造型完成该草图绘制后，选择该草图，使用右侧的“旋转”命令，选择“RIGHT”平面和“TOP”平面的交线作为旋转的轴线。并选择“移除材料”，这样旋转之后，这个沉头孔就完成了。然后选择“插入孔”命令，选择沉头孔的底面作为打孔平面，选择“创建标准孔”选项，就会出现一系列标准孔的选项，在此我们选择螺纹系列为ISO，螺钉尺寸为24X3

39、，分别定义钻孔深度，将定位置于“RIGHT”和“TOP”平面上，并将两个定位距离都定义为0。然后点击完成。这样便完成了曲轴前端的螺孔的造型。最后再对曲轴前端进行一下“边倒角”命令，按住ctrl选择曲轴前端需要倒的边链，然后选择“角度D”，选择15角，D设为1，然后点击“完成”按钮，即完成边倒角的工作。.8曲轴后端的造型.8.1 曲轴后端基本轮廓的造型选择紧贴曲轴后端的面上的一条曲线，点击右边的“平面”命令，将该曲线所在的平面设置为基准平面。选择该基准平面，选择“草绘”命令进行草绘，以坐标原点为圆心，以87为直径，画一个圆，完成该草绘。对该草绘进行拉伸，拉伸长度定义为44。选择拉伸得出的平面为基

40、准平面，进行草绘，以给出的坐标原点为圆心，以121为直径，画一个圆，完成该草绘。对该草绘进行拉伸，拉伸长度定义为12。选择拉伸得出的平面为基准平面，进行草绘，以给出的坐标原点为圆心，以100为直径，画一个圆，完成该草绘。对该草绘进行拉伸，拉伸长度定义为28。以“TOP”平面作为基准平面，进行草绘，草绘如图：对该草绘进行旋转操作，以“TOP”和“RIGHT”平面的交线作为轴线，完成旋转。 图-18 移除材料.8.2 在曲轴后端上钻孔以曲轴后端最末端的平面作为基准平面，进行“草绘”命令，在草绘列表中，一给定的坐标原点为圆心，以40为直径作圆，完成草绘。选择该草绘，点击右侧的“拉伸”命令，在该命令中

41、选择“移除材料”选项，并设置“拉伸深度”一项为-4.87。完成“移除材料”。选择“插入孔”命令，选择“移除材料”步骤中所得平面，将定位设置到“RIGHT”和“TOP”平面上，与“TOP”平面的距离为0，与“RIGHT”平面的的。在孔的设定中，选择“使用标准孔的轮廓作为钻孔轮廓”选项，将孔的直径设置为8，并选择“添加埋头孔”选项，将孔的深度设置为6.79。然后在曲柄后端的最末端平面上，利用“插入孔”功能，选择“创建标准孔”，“螺纹系列”选择ISO，“螺钉尺寸”选择M141.5，攻深设置为28，钻深设置为33。 图-19 螺孔位置如图所示，这样的孔需要打8个，位置如图。按照上述步骤，再重复七次。

42、以曲柄后端的最末端平面作为基准平面，进行草绘，绘制两条辅助线，一条斜向上于“TOP”平面呈45角，另一条也斜向上，但于此条呈垂直关系。然后通过这两条直线，分别与“TOP”“RIGHT”的交线做平面。然后通过“插入孔”命令，在以曲柄后端的最末端平面上插入孔，到两条辅助平面中一条的距离为0，另一条的距离为38。在孔中设置孔的直径为8，孔的深度为12.。此时曲轴后端的孔和螺纹算是全部打完了，我们再将曲轴零件上需要倒角的地方给予适当的倒角，曲轴的三维实体造型，便算完成了。 图-20 曲轴的完整造型.总结通过本次毕业设计，我对发动机的热计算有了更深刻的了解，对曲轴的三维实体造型过程也有了一定的熟悉。曲轴

43、的三维实体造型，在PRO/E的操作中算比较简单的操作，其中难点在于油孔的造型，螺孔的造型灯。但熟悉了PRO/E的建模思想后，这些都很好解决，在学习和建模的过程中，我遇到了很多问题，通过与同学交流，向相关专业人员请教，查看相关书籍，我学到了很多有用的知识。不仅如此，我也加强了自己的CAD读图能力，在本次毕业设计中，我对比PRO/E和UG的造型思想，收获颇多。但遗憾的是，在此次毕业设计中，我使用的是现成的曲轴CAD图纸予以造型，并未对曲轴进行一次独立的设计。希望在日后的生活学习中，我还能不断进步，学到更多的知识。参考文献1林清安.Pro/ENGINEER野火5.0中文版零件设计基础入门M.电子工业

44、，2010.2詹才浩.Pro/ENGINEER零件设计例M.清华大学.2009.3玉龙.Pro/ENGINEER Wildfire 4.0零件设计高级教程M.科学，2009.4家瑞,马天飞.汽车构造M.人民交通，2005.5黄佐贤,秀珍.曲轴强度的计算方法J.汽车技术,1989.8.6黄佐贤.曲轴圆角强度的计算方法J.燃机学报，1987.1.7阳松林，裕昭.模态分析的有限元方法J.二汽科技,1991.5.8连生.燃机设计M.：中国农业机械，1981.9成大先.机械设计手册M.：化学工业，2004.10周龙保.燃机学M.：机械工业，2005.11家瑞.汽车构造M.：人民交通，2002.12C.B

45、. Drab H.W. Engl J.R. Haslinger G. Offner , R.U. Pfau W. Zulehner . Dynamic simulation of crankshaft multibody systemsJ,Multibody Syst Dyn， 2009，22:133-144致毕业论文即将完成，本人历时四年的大学也将结束，学生时代将告一段落。借此机会，我要向这些年来帮助过我，给予我支持的人们表示深深的感。首先，我要感我的父母，他们给予我生命，养育我成长，教会我做人的知识，我能走到今日和他们的关怀和支持是分不开的。然后我要感我的班主任徐阳老师，在四年的学习中，徐阳老师不仅传授了我们知识，更是教会我们许多求职和做人的道理，让我们受益匪浅。我还要感的，是我们的毕业设计指导老师明锐老师，他在课题上给予我们很多指导，让我们学到了许多书本上学不到的知识。最后，我要感那些在毕业设计上给予我帮助的同学。在此特别对雅同学表示深深的感。