0 引言

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)已廣泛應(yīng)用于載重汽車(chē)和客車(chē)等車(chē)輛中，其性能的好壞極大地影響車(chē)輛的整體性能，發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)質(zhì)量不平衡系統(tǒng)，且內(nèi)部存在著燃爆，故而發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)不可避免。其中發(fā)動(dòng)機(jī)連桿是承受動(dòng)態(tài)應(yīng)力和沖擊力最高的動(dòng)力學(xué)負(fù)荷部件。

連桿組在氣缸內(nèi)工作條件十分惡劣，承受著以下幾方面方面的作用力：

(1)進(jìn)壓爆排四個(gè)沖程產(chǎn)生的燃?xì)鈮毫Γ?/p>

(2)周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力；

2.1.1 不同灌水量對(duì)啤酒大麥農(nóng)藝性狀及經(jīng)濟(jì)系數(shù)的影響 不同灌水量水平下甘啤6號(hào)的株高、穗長(zhǎng)、千粒重、單株生物產(chǎn)量等性狀的考種結(jié)果如表2所示。灌水量對(duì)各農(nóng)藝性狀影響顯著。隨著灌水量的提高，株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)極顯著的增加，在1 500 m3/hm2灌溉水平以上，株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)均較好，其中以3 000 m3/hm2灌溉處理取得最高值；各處理千粒重差異顯著，以1 500 m3/hm2和2 250 m3/hm2灌溉水平最高，3 000 m3/hm2灌溉水平次之。經(jīng)濟(jì)系數(shù)最優(yōu)的是2 250 m3/hm2和1 500 m3/hm2灌溉水平處理分別高達(dá)53.4%，49.1%。

(3)連桿高頻擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的橫向慣性力。

這三種力的大小和方向隨著曲軸轉(zhuǎn)角的變化而不斷地變化。綜合起來(lái)的結(jié)果使連桿處于一種交變的復(fù)雜受力狀態(tài)

，因此對(duì)連桿剛度和強(qiáng)度有很高要求。連桿的工藝水平和尺寸不僅影響著發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸，也影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和壽命，故而連桿的模態(tài)分析是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)必不可少的重要組成部分。其中，連桿桿身是一個(gè)長(zhǎng)桿件，在工作中受力也較大，為防止其彎曲變形，桿身必須要具有足夠的強(qiáng)度和剛度。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命

。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中引入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，通過(guò)分析優(yōu)化提升產(chǎn)品的性能與質(zhì)量，是傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)的重要方向。本文通過(guò)采用有限元法和模態(tài)分析方法，求出連桿的固有頻率和振型，同時(shí)在利用有限元法時(shí)探討了單元大小對(duì)模態(tài)頻率收斂性的影響，得出了適宜的單元尺寸，為連桿后續(xù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析和進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供參考。

本文的工作可以分為三大部分。第一部分為運(yùn)用CATIA對(duì)所設(shè)計(jì)的連桿進(jìn)行三維建模。在此過(guò)程中合理地對(duì)連桿設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行簡(jiǎn)化。將連桿大頭和端蓋作為一體建模，對(duì)二者某些過(guò)渡部分做了簡(jiǎn)化。工字梁橫截面的圓角和曲面簡(jiǎn)化成無(wú)圓角和曲面的橫截面，對(duì)連桿小頭則將其簡(jiǎn)化為圓筒狀。

第二部分為柴油機(jī)連桿的有限元分析和模態(tài)分析。通過(guò)定義單元大小和劃分網(wǎng)格，計(jì)算并導(dǎo)出分析報(bào)告，得出了連桿的自由模態(tài)頻率和振型，并重點(diǎn)比較了不同網(wǎng)格密度對(duì)有限元模態(tài)分析的結(jié)果的影響。通過(guò)定義四面體四節(jié)點(diǎn)和四面體十節(jié)點(diǎn)單元不同的單元大小，分析比較了其模態(tài)頻率的收斂性，得出應(yīng)用10mm單元大小比較恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論，為后續(xù)的整機(jī)模態(tài)求解提供依據(jù)。

1.2.1 繪制連桿大頭外輪廓并建立凸臺(tái)

1 運(yùn)用CATIA軟件建立連桿模型

1.1.4 繪制連桿小頭輪廓

1.1 建立連桿小頭

1.1.1 建立新文件

定義三維單元屬性。點(diǎn)擊【3D Property】(三維屬性)按鈕，彈出對(duì)話(huà)框。選擇連桿，點(diǎn)擊對(duì)話(huà)框中的【確定】，模型樹(shù)上生成【3D Property.1】元素。

1.1.2 選擇平面

選擇xy平面上繪圖。繪制工字梁(無(wú)凹槽)輪廓，運(yùn)用【直線(xiàn)】命令按照設(shè)計(jì)的尺寸繪制出輪廓曲線(xiàn)。

2.2.3 個(gè)體差異:不同人種對(duì)同一藥品的敏感性也不同,而同一人種的不同個(gè)體也會(huì)對(duì)同一藥物的反應(yīng)也相異。

組蛋白賴(lài)氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶DOT1L抑制劑分子水平高通量篩選模型的建立··············································徐 威 蘇明波 周宇波 (1,126)

退出草圖繪制器工作臺(tái)，選擇【凸臺(tái)】命令。選擇上一步建立的輪廓，沿Z軸正負(fù)方向各拉伸10mm。

在航空和汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，CATIA已經(jīng)成為必選的設(shè)計(jì)輔助工具

。CATIA在汽車(chē)工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，是歐美和亞洲等一流汽車(chē)制造廠家所用的核心系統(tǒng)。CATIA 在車(chē)身造型、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)等方面具有獨(dú)到之處，為各種汽車(chē)的設(shè)計(jì)和制造提供了絕佳的解決方案。CATIA 涉及產(chǎn)品、加工和人三大領(lǐng)域，其可伸縮性和并行工程能力非常卓越，在賽車(chē)、轎車(chē)、卡車(chē)、商用車(chē)、地鐵等車(chē)輛上都可以進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)。CATIA具有強(qiáng)大的修改能力，尤其是后期修改性很好，對(duì)實(shí)體建模和曲面造型，CATIA提供了智能化的樹(shù)結(jié)構(gòu)，用戶(hù)可方便快捷地進(jìn)行多次修改。以下為三維模型建立的具體步驟。

BALB/c小鼠60只，SPF級(jí)，雌性，體質(zhì)量18～22 g，由湖北省醫(yī)學(xué)科學(xué)院動(dòng)物中心提供，動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)：SCXK（鄂）2015-0019。所有小鼠均在20～25℃室溫、12 h/12 h晝夜交替的條件下飼養(yǎng)，每天早晚各喂料1次，同時(shí)清洗飲水瓶并更換飲用水。

運(yùn)用圓命令繪制連桿小頭的外圓，同理用【凸臺(tái)】命令沿Z軸正負(fù)方向各拉伸16mm。再繪制連桿小頭的內(nèi)圓，退出工作臺(tái)后選擇【凹槽】命令，沿Z軸正負(fù)方向各拉伸16mm。如圖1。

1.2 建立連桿大頭及其他細(xì)節(jié)

第三部分為成果與結(jié)論。

(3)經(jīng)過(guò)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土配分曲線(xiàn)表明，各巖(礦)石的δEu為0.600～0.950，顯示輕微的Eu負(fù)異常。各巖(礦)石的δCe為0.879～0.890，顯示輕微的Ce負(fù)異常。

單擊左邊樹(shù)形圖中的xy平面，單擊【草圖】，退回至草圖工作臺(tái)。利用【圓】、【直線(xiàn)】、【打斷】、【鏡像】等命令繪制草圖，然后單擊【約束】，完成必要的尺寸標(biāo)注，單擊【在對(duì)話(huà)框中定義的約束】，完成約束定義。以圖紙中的尺寸繪制連桿大頭外輪廓。退出草圖工作臺(tái)，并繪制凸臺(tái)。

繪制連桿大頭其他主要輪廓，建立相應(yīng)的凸臺(tái)和凹槽如圖2。

1.1.3 建立凸臺(tái)

對(duì)工字梁與連桿小頭的外表面做面與面圓角處理，半徑為65mm。對(duì)連桿大頭各處做相應(yīng)的圓角和倒角處理。

繪制連桿大頭螺栓處的輪廓，并建立凸臺(tái)。

繪制工字梁凹槽輪廓。運(yùn)用【凹槽】命令，繪制出凹槽，運(yùn)用鏡像命令，鏡像元素選為xy平面，要鏡像的對(duì)象選擇特征樹(shù)中剛才繪制的凹槽，點(diǎn)擊【確定】后，可得關(guān)于xy平面對(duì)稱(chēng)的凹槽。

繪制螺栓頭部輪廓，并建立凸臺(tái)，運(yùn)用鏡像命令，鏡像元素選為該面的對(duì)稱(chēng)線(xiàn)，要鏡像的對(duì)象選擇特征樹(shù)中剛才繪制的凸臺(tái)，點(diǎn)擊【確定】后，可得該面的對(duì)稱(chēng)線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的凸臺(tái)。并對(duì)工字梁與連桿大頭連接處各棱線(xiàn)做圓角處理，對(duì)其他必要部分做圓角和倒角處理，如圖3，至此建模結(jié)束。

有人說(shuō)：“光有學(xué)問(wèn)而沒(méi)有德行，這樣的學(xué)問(wèn)就跟狗尾巴一樣沒(méi)有用，它既不能遮住屁股眼，也不能用來(lái)趕走蚊子和馬蠅。”因?yàn)榱己玫牡滦性从诘掠?，德育之重要性可?jiàn)一斑。

2.連桿模態(tài)分析

2.1 對(duì)連桿模型的有限元分析步驟

2.1.1 對(duì)零件賦予材料屬性并設(shè)置有限元計(jì)算模型

在正常工況下，連桿必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和較好的動(dòng)力學(xué)特性，并且要求連桿的質(zhì)量盡可能小。因此連桿通常采用中碳鋼、合金鋼或鑄鐵等材料制造而成

。在左邊的模型樹(shù)中單擊選中【零部件幾何體】，點(diǎn)擊應(yīng)用材料按鈕，彈出【庫(kù)(只讀)】對(duì)話(huà)框，點(diǎn)擊【Metal】金屬選項(xiàng)卡，在列表中選擇【Steel(鋼)】材料，點(diǎn)擊對(duì)話(huà)框中的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。點(diǎn)擊【保存】按鈕，將零件保存。

電氣故障包括控制回路斷線(xiàn)、跳閘回路的各元件，例如：控制斷路器的觸頭和斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)觸頭進(jìn)行輔助，防止繼電器與繼電保護(hù)發(fā)生跳閘或者回路接觸不良。當(dāng)跳閘的回路發(fā)生斷線(xiàn)或者跳閘的線(xiàn)圈被燒壞時(shí)，繼電的保護(hù)整定值也會(huì)不正確，而直流電壓太低，低于額定的電壓80%以下[2]。

從上述分析可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)外名物化研究的重點(diǎn)既有相似之處，又有很大差異。相似點(diǎn)在于熱點(diǎn)都涉及語(yǔ)法隱喻、翻譯、認(rèn)知、語(yǔ)言類(lèi)型等，差異較大的有兩點(diǎn)，一是國(guó)內(nèi)比較關(guān)注名物化現(xiàn)象的詞法研究，而國(guó)外更關(guān)注句法；二是國(guó)內(nèi)的名物化研究還是以理論研究為重，而國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)明顯的實(shí)證研究轉(zhuǎn)向。

點(diǎn)擊【開(kāi)始】→【分析與模擬】→【Generative Structure Analysis】。進(jìn)入【通用結(jié)構(gòu)分析】工作臺(tái)。

點(diǎn)擊【Compute】，彈出【Compute】對(duì)話(huà)框，在第一個(gè)下拉多選框內(nèi)選擇【All】，點(diǎn)擊【確定】。系統(tǒng)會(huì)先后彈出三個(gè)對(duì)話(huà)框，在最后一個(gè)對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊【確定】。開(kāi)始計(jì)算。點(diǎn)擊【應(yīng)力圖】按鈕，可查看應(yīng)力分布。

定義單元參數(shù)。連桿體上出現(xiàn)四面體單元體圖標(biāo)。點(diǎn)擊【Octree Tetrahedron Mesh】，彈出【Octree Tetrahedron Mesh】對(duì)話(huà)框。在【Global】(全局)選項(xiàng)卡內(nèi)，在【Size】(單元大小)數(shù)值欄內(nèi)輸入5，點(diǎn)擊選中【Absolute sag】(絕對(duì)垂度)數(shù)值欄內(nèi)輸入0.5，在【Element type】(單元類(lèi)型)選擇第二個(gè)選項(xiàng)，單元即設(shè)置為二次單元。點(diǎn)擊對(duì)話(huà)框中的【確定】，模型樹(shù)上生成【3D Mesh.1】元素。

選擇菜單中的【文件】→【新建】命令，出現(xiàn)【新建】對(duì)話(huà)框，在【類(lèi)型列表】欄中選擇“part”，單擊【確定】。出現(xiàn)【新建零部件】對(duì)話(huà)框，輸入“l(fā)iangan01”，單擊【確定】。單擊【開(kāi)始】→【機(jī)械設(shè)計(jì)】→【草圖繪制器】。

2.1.2 求解問(wèn)題和導(dǎo)出報(bào)告分析

山西省春播中晚熟玉米雜交種評(píng)價(jià)…………………………………………… 閻曉光，李 洪，董紅芬，李?lèi)?ài)軍，王國(guó)梁，杜艷偉（7）

進(jìn)入【通用結(jié)構(gòu)分析】工作臺(tái)后，彈出【New Analysis Case】對(duì)話(huà)框，選擇【FreeFrequency Analysis】(自由模態(tài)分析)選項(xiàng)，點(diǎn)擊【確定】按鈕，關(guān)閉對(duì)話(huà)框，同時(shí)在模型樹(shù)上生成【Finite Element Model.1】元素。

掌握本企業(yè)上市藥品的臨床使用情況是對(duì)藥品實(shí)現(xiàn)全生命周期管理的關(guān)鍵，但企業(yè)從臨床收集藥品的使用信息非常有限，在795份報(bào)告中，僅有8份是企業(yè)自主上報(bào)。近3年不良反應(yīng)報(bào)告數(shù)量逐年減少（發(fā)生率1.30%），表明不良反應(yīng)在可接受的范圍內(nèi)?？陀^上活血止痛膠價(jià)格便宜，利于在基層推廣使用，但基層單位數(shù)量多、每家單位藥品用量小，無(wú)論是依靠本企業(yè)人員聯(lián)系使用終端、或是委托代理商收集信息都會(huì)產(chǎn)生較大的成本。面對(duì)目前藥品降價(jià)呼聲和改進(jìn)措施不斷推出，而人工、原輔料、包裝材料及管理成本日益上漲，對(duì)于在成本壓力下生存和發(fā)展的企業(yè)，履行好藥品安全主體責(zé)任是一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

點(diǎn)擊【Generate Report】按鈕，自動(dòng)生成報(bào)告文件。文件中顯示材料屬性為STEEL(鋼)，同時(shí)生成模態(tài)頻率表格。因?yàn)楸疚倪M(jìn)行的是自由模態(tài)分析，不對(duì)連桿進(jìn)行加載，所以前六階模態(tài)分別對(duì)應(yīng)其六個(gè)自由度，其頻率為零或基本為零。所以在后續(xù)分析計(jì)算中，本文不再對(duì)前六階的結(jié)果進(jìn)行討論。并且在后文將CATIA分析報(bào)告中的第七至十階分析結(jié)果作為第一至四階分析結(jié)果。

2.2 單元大小的選擇與模態(tài)收斂性分析

網(wǎng)格密度直接影響計(jì)算結(jié)果的精度和計(jì)算規(guī)模的大小

。當(dāng)網(wǎng)格密度增大，計(jì)算精度相應(yīng)提高，計(jì)算規(guī)模相應(yīng)增加。但網(wǎng)格密度不能無(wú)限增加，因?yàn)槌^(guò)一定密度后，計(jì)算精度幾乎不再提高，計(jì)算規(guī)模卻大幅增加，所以確定單元大小時(shí)需要結(jié)合起來(lái)考慮。柴油機(jī)連桿可以選擇四面體單元或六面體單元。連桿結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，如若選擇形狀規(guī)則的六面體單元，恐怕難于適應(yīng)，因此選擇四面體單元。四面體單元又分為四面體四節(jié)點(diǎn)單元和四面體十節(jié)點(diǎn)單元，選取不同單元尺寸進(jìn)行模態(tài)收斂性分析，以求得合適的尺寸，同時(shí)計(jì)算規(guī)模適中的結(jié)果。圖4和圖5是模態(tài)頻率圖，體現(xiàn)的是在不同單元尺寸下選用四面體四節(jié)點(diǎn)和四面體十節(jié)點(diǎn)時(shí)進(jìn)行模態(tài)收斂性分析的結(jié)果。

從模態(tài)頻率收斂圖可得出，同樣的四面體單元，網(wǎng)格密度對(duì)模態(tài)分析的精度有影響。對(duì)四面體十節(jié)點(diǎn)單元，單元尺寸由10mm、9mm一直到3mm發(fā)生變化時(shí)，得出的模態(tài)頻率相差極小，其收斂性很好，對(duì)精度影響較小。這說(shuō)明，四面體十節(jié)點(diǎn)單元隨著網(wǎng)格劃分變細(xì)小，頻率收斂性很好，精度提高不明顯。對(duì)于四面體四節(jié)點(diǎn)單元，可看出隨著網(wǎng)格劃分變細(xì)小，各階頻率基本呈下降趨勢(shì)，模態(tài)頻率相差較大，精度較低。

表1為四面體四節(jié)點(diǎn)與四面體十節(jié)點(diǎn)的固有頻率相對(duì)誤差表(單元尺寸10mm)，可見(jiàn)，四面體四節(jié)點(diǎn)和四面體十節(jié)點(diǎn)相對(duì)誤差較大。綜合分析，取單元尺寸10mm(四面體十節(jié)點(diǎn))時(shí)計(jì)算精度要求已經(jīng)可滿(mǎn)足工程需要。因此在后續(xù)分析時(shí)，選用10mm大小的四面體十節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格。

溫控面板目前主要有自動(dòng)模式、無(wú)人模式、手動(dòng)模式以及聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制等多種控制模式。產(chǎn)品選型時(shí)，需結(jié)合具體項(xiàng)目需求，選擇合適功能的面板，避免過(guò)度選擇或漏選。通過(guò)面板的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)，選擇相應(yīng)的控制模式，如自動(dòng)模式僅能在本地設(shè)定溫度上下，不能調(diào)節(jié)風(fēng)速大小，無(wú)人模式的溫度及風(fēng)速均不能調(diào)節(jié)，手動(dòng)模式的溫度及風(fēng)速均能調(diào)節(jié)。

2.3 模態(tài)分析

圖6為采用10mm四面體十節(jié)點(diǎn)單元計(jì)算所得的連桿前四階自由模態(tài)頻率和振型。

圖7為10mm四面體十節(jié)點(diǎn)單元計(jì)算所得的連桿等效應(yīng)力分布云圖。由等效應(yīng)力分布云圖可知，最大應(yīng)力出現(xiàn)在桿身處,是整個(gè)連桿最危險(xiǎn)的部位,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意。應(yīng)采取相應(yīng)的處理手段進(jìn)行強(qiáng)化,如加大桿身的尺寸，改善材料的特性或改進(jìn)加工工藝。

3 本文主要成果和結(jié)論

3.1 利用CATIA軟件進(jìn)行連桿的前處理過(guò)程，包括實(shí)體建模、定義材料屬性、定義單元類(lèi)型和網(wǎng)格劃分；求解選擇自由模態(tài)；后處理過(guò)程，包括結(jié)果的觀察和分析。

3.2 利用CATIA軟件進(jìn)行有限元分析，網(wǎng)格數(shù)量不能一味求多，由不同大小的網(wǎng)格模態(tài)分析可得出選取四面體十節(jié)點(diǎn)時(shí)收斂性好。采用10mm大小的四面體十節(jié)點(diǎn)對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行連桿模態(tài)計(jì)算，不僅有限元求解精度較高，而且可以滿(mǎn)足工程需要的計(jì)算要求。

3.3 由等效應(yīng)力分布云圖可知，最大應(yīng)力出現(xiàn)在桿身處,是整個(gè)連桿最危險(xiǎn)的部位,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意。應(yīng)采取相應(yīng)的處理手段進(jìn)行強(qiáng)化,如加大桿身的尺寸，改善材料的特性或改進(jìn)加工工藝。通過(guò)使用有限元的方式對(duì)連桿進(jìn)行分析, 能夠快速的對(duì)連桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估和迭代, 大大的縮短了設(shè)計(jì)周期和成本

。

[1]李世濤.12V180ZJC柴油機(jī)連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析與大小孔加工工藝[J].農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程，2007(08).

[2]張志鵬.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿結(jié)構(gòu)有限元分析方法探索[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2020(04).

[3]杜寶江，丁咸海，朱晨旗等.基于CATIA電氣元件庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2013(19).

[4]甫圣焱,鄭彬,文超.不同材料屬性的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿有限元分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2021(11).

[5]閻文兵,姜紹忠,陳越.不同網(wǎng)格密度對(duì)柴油機(jī)前托架有限元模態(tài)分析的影響[J].機(jī)械與電子，2011(09).

[6]黃浩,劉明亮,龔明成,劉浩.基于有限元的某機(jī)型連桿結(jié)構(gòu)分析[J].內(nèi)燃機(jī)，2018(12).