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| CAE分析 |
农用柴油机无论在生产过程中还是实际使用中需要对其安装、拆卸与维护，这时需将活塞总成固定在缸体上，以便于装配。尤其是在柴油机试车提交完成后，在出厂发运进行拆机分解时，须先将活塞吊出缸体进行保养，再吊入每缸缸套内并在缸体上固定好，以便于到达相应船厂后的安装。上述两种情况下，都需要将活塞方便、安全地固定在每一缸的缸体上，所以，需要为活塞设计一套满足上述要求的固定装置。
结合装配人员和使用人员对此装置的改进建议，在设计好该装置后，须进行强度及刚度校核，而现在企业和科研机构普遍都采用相关的有限元分析软件对机械零件的强度等进行分析计算。当前常见的专业有限元计算软件有ANSYS、ABAQUS、MSC.NASTRAN等，但这些软件的机械CAD功能相对较弱，往往一些复杂模型的建模、出工程图等工作不容易完成，且对操作人员的要求也较高，一般只有专业的分析师才能方便使用，因此，在企业中的推广有一定的局限性。而UGNX7.5软件中高级仿真（NX.NASTRAN）模块也具备强大的有限元计算功能，且UG在企业中普遍使用。应用UG软件，可在产品设计过程中很方便的进行分析，并根据分析结果及时调整设计参数，提高产品的可靠性和设计效率。本文选用UGNX7.5，对设计的活塞固定装置进行有限元分析，为此装置的进一步优化设计提供方法和理论参考。
活塞固定装置装配在缸体上以后，柴油机上相邻部位各零部件的空间位置关系如图1所示。那么，为了让此装置能够满足使用要求，在设计时，需重点考虑如下三点：
1）要让其在空间结构上满足要求（即活塞杆与十字头销在每一缸上止点进行分解或装配时，须满足在此狭小的空间内，工装不能跟任何零部件相碰或者干涉）；2）要方便操作人员使用（即操作人员要非常方便地进行工装的安装与拆卸，这样，才能最大化地提高生产效率）；3）要确保其安全性（即此工装一定要满足强度要求）。
综合考虑以上三点后，设计出的活塞固定装置的三维模型如图2所示。
在设计任何工装时，安全始终是放在第一位的。在设计好活塞固定装置的结构以后，对其进行强度校核，确保在一定的安全系数下工作，是整个工装设计中最重要的环节。所以，要对本活塞固定装置进行准确、可靠的强度校核计算。确保此装置装上柴油机后能安全工作就显得尤为重要。
有限元方法简而言之即把结构离散化，将弹性体的求解区域分割为有限个小单元，单元之间通过有限个节点进行相互连接，然后构造位移插值函数，利用最小位能的原理，根据变形协调条件来综合求解。由于单元的数目和节点的数目都是有限的，所以称之为有限元法。通过改变单元的数目，可以使解的精确度改变，从而得到与真实情况无限接近的解。
