汽缸蓋的案例
通用汽車應(yīng)用FLOW-3D：汽車汽缸蓋上接觸式的澆包開發(fā)
., General Motors
Pontiac, MI, USA
一、前言
汽缸蓋（Cylinder Hear）是由鑄鐵或鋁合金鑄造，是氣門結(jié)構(gòu)的安裝機(jī)體，也是汽缸的密封蓋。汽缸蓋承受氣體力和緊固氣缸蓋螺栓所造成的機(jī)械負(fù)荷，同時(shí)還由于與高溫燃?xì)饨佑|而承受很高的熱負(fù)荷，因此對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量要求相當(dāng)高。
由于汽缸蓋大多采用鑄造工藝成型，因此鑄件常見的缺陷也成了汽缸蓋質(zhì)量的評(píng)估重點(diǎn)。最常見的缺陷在于表面孔洞（subsurface pores）以及氧化夾渣（oxide film）。
圖片1. 汽缸蓋常見的鑄造缺陷
二、傾轉(zhuǎn)鑄造（Tilt casting）工藝說明
傾轉(zhuǎn)鑄造是重力鑄造的一種，澆注系統(tǒng)以澆盆連接到模具，并且兩者都緩慢旋轉(zhuǎn)，使得金屬以很小的湍流進(jìn)入型腔。目標(biāo)是通過限制湍流來減少孔隙度和夾雜物。
傾轉(zhuǎn)鑄造的旋轉(zhuǎn)速度如果為了不引起湍流而過慢，則金屬液的前沿會(huì)開始凝固，導(dǎo)致澆不足；如果系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)過快，則會(huì)引起湍流，從而無法達(dá)到目的。
圖片2. 傳統(tǒng)傾轉(zhuǎn)鑄造制程
為了改善鑄造缺陷，GM早在 2012年就取得美國專利 US 2012/0312493 A1，以修正后澆包的設(shè)計(jì)改善傾轉(zhuǎn)鑄造問題。為了取得更好的結(jié)果，GM決定采用FLOW-3D CAST針對(duì)該設(shè)計(jì)再進(jìn)行優(yōu)化，希望取得質(zhì)量更好的鑄件。
圖片3. 傾轉(zhuǎn)鑄造專利
三、FLOW-3D CAST數(shù)值模擬
進(jìn)行數(shù)值仿真之前，必須先建立相關(guān)的網(wǎng)格以及取得分析參數(shù)。
仿真模型采用 Siemens NX建立，并且進(jìn)行簡化及三維圖調(diào)整。分析采用FLOW-3D CAST。
FLOW-3D CAST采用四個(gè)網(wǎng)格區(qū)塊進(jìn)行分析（網(wǎng)格尺寸 1.5-5mm）。
展開 快速了解：汽缸蓋的工藝、夾具與產(chǎn)線技術(shù)
汽缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)的幾大關(guān)鍵部件之一，零件尺寸較小，但結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，壁薄且壁厚不均勻，加工部位多，特別是有數(shù)個(gè)平面與孔系，導(dǎo)致加工難度很大。
發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工技術(shù)分析
在缸蓋零件各加工表面中，通常平面的加工精度比較容易保證，而精度要求較高的支撐孔的加工精度以及孔與孔之間、孔與平面之間的相互位置精度則較難保證。缸蓋零件的技術(shù)要求主要可歸納如下：
1.主要平面的形狀精度和表面粗糙度
缸蓋的主要平面是裝配基準(zhǔn)，并且往往是加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，所以，應(yīng)有較高的平面度和較小的粗糙度值，否則，直接影響缸蓋加工時(shí)的定位精度，影響缸蓋加工的定位精度，影響缸蓋與機(jī)座總裝時(shí)的接觸剛度和相互位置精度。
一般缸蓋的主要平面的平面度在0.1～0.03mm，表面粗糙度Ra2.5～0.63μm，各主要平面對(duì)裝配基準(zhǔn)面垂直度為0.1/300.
2.孔的精度、表面粗糙度及主要孔和平面的相互位置精度
一般缸蓋孔的尺寸精度為IT6，圓度、圓柱度公差不超過孔徑公差的一半，表面粗糙度值為Ra0.63～0.32μm。其余尺寸精度為IT7～I(xiàn)T6,表面粗糙度為Ra2.5～0.63μm。各孔之間的孔距公差為0.12～0.05mm，平行度公差應(yīng)小于孔距公差，一般在全長取0.1～0.04mm。同一軸線上主要平面間及主要平面之間垂直度公差為0.1～0.04mm。
展開 什么是頂置凸輪軸
頂置凸輪軸是將凸輪軸被放置在汽缸蓋內(nèi)，燃燒室之上，直接驅(qū)動(dòng)搖臂、氣門，不必通過較長的推桿。與氣門數(shù)相同的推桿式發(fā)動(dòng)機(jī)（即頂置氣門結(jié)構(gòu)）相比，頂置凸輪軸結(jié)構(gòu)中需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)的部件要少得多，因此大大簡化了配氣結(jié)構(gòu)，顯著減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)重量，同時(shí)也提高了傳動(dòng)效率、降低了工作噪音。盡管頂置凸輪軸使發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，但是它帶來的更出色的引擎綜合表現(xiàn)（特別是平順性的顯著提高）以及更緊湊的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，使發(fā)動(dòng)機(jī)制造商很快在產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用這一設(shè)計(jì)。頂置凸輪軸與頂置氣門結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式并不一定不同。動(dòng)力可以通過正時(shí)皮帶、鏈條甚至齒輪組傳遞到頂置的凸輪軸上。
按照配氣結(jié)構(gòu)內(nèi)包含的凸輪軸數(shù)目，頂置凸輪軸可分為以形式：單頂置凸輪軸（Single overhead camshaft, SOHC）和雙頂置凸輪軸（Double overhead camshafts, DOHC）。
單頂置凸輪軸
單頂置凸輪軸是一種在汽缸蓋內(nèi)只設(shè)置一條凸輪軸的設(shè)計(jì)。采用這一設(shè)計(jì)的直列汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)只需一條安放在汽缸蓋上方的凸輪軸，而V形汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)則需要兩條凸輪軸，分別安放在一側(cè)汽缸組之上。
單頂置凸輪設(shè)計(jì)中，需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)的部件及其總質(zhì)量較同等條件下的推桿式發(fā)動(dòng)機(jī)顯著減少。因此單頂置凸輪軸能提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而在輸出扭矩相同的情況下提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。在這一設(shè)計(jì)中，凸輪軸能夠直接或通過搖臂控制氣門開閉，而不需像頂置氣門的推桿式發(fā)動(dòng)機(jī)樣，需要通過挺桿、較長的推桿以及搖臂將發(fā)動(dòng)機(jī)組內(nèi)凸輪軸上凸輪的運(yùn)動(dòng)傳遞到汽缸蓋內(nèi)的氣門上。
相比推桿式結(jié)構(gòu)，單頂置凸輪軸設(shè)計(jì)能使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)（主要是配氣結(jié)構(gòu)）更加緊湊。這一優(yōu)勢在同時(shí)采用多氣門設(shè)計(jì)（即一個(gè)汽缸有兩個(gè)以上的氣門）時(shí)特別顯著。不過單頂置凸輪軸也有其缺點(diǎn)。由于進(jìn)氣門和排氣門在進(jìn)氣道中位置不同，氣門開閉時(shí)間的精確性會(huì)受到一定影響。
展開 [發(fā)動(dòng)機(jī)的組成]
功能：在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點(diǎn)火系。
冷卻系統(tǒng)
組成：水冷式由水套、水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器等組成。風(fēng)冷式由風(fēng)扇和散熱片等組成。
功能：冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。
潤滑系統(tǒng)
組成：由機(jī)油泵、集濾器、限壓閥、油道、機(jī)油濾清器等組成。
功能：潤滑系的功用是向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對(duì)零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。
起動(dòng)系統(tǒng)
組成：由起動(dòng)機(jī)及其附屬裝置組成。功能：要使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過程所需的裝置，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系。
下面以單缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，介紹發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，它由汽缸10、活塞8、連桿7、曲軸3、汽缸蓋11、機(jī)體、凸輪軸16、進(jìn)氣門25、排氣門15、氣門彈簧、曲軸齒形帶輪等組成。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的工作腔稱作汽缸，汽缸內(nèi)表面為圓柱形。在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞通過活塞銷與連桿的一端鉸接，連桿的另一端則與曲軸相連，構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)。活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，或者相反。同時(shí)，汽缸的容積在不斷的由小變大，再由大變小，如此循環(huán)不已。汽缸的頂端用汽缸蓋封閉。汽缸蓋上裝有進(jìn)氣門和排氣門。通過進(jìn)、排氣門的開閉實(shí)現(xiàn)向汽缸內(nèi)充氣和向汽缸外排氣。進(jìn)、排氣門的開閉由凸輪軸驅(qū)動(dòng)。凸輪軸由曲軸通過齒形帶或齒輪驅(qū)動(dòng)。
展開 
汽車的心臟！帶你了解發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造及分類
主要部件有氣缸體、氣缸蓋、活塞、活塞銷、連桿、曲軸、飛輪等。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的工作腔稱作汽缸，汽缸內(nèi)表面為圓柱形。在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞通過活塞銷與連桿的一端鉸接，連桿的另一端則與曲軸相連，曲軸由氣缸體上的軸承支承，可在軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)。活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。反之，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿軸頸在曲軸箱內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，并通過連桿帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)上下移動(dòng)。曲軸每轉(zhuǎn)一周，活塞上、下各運(yùn)行一次，汽缸的容積在不斷的由小變大，再由大變小，如此循環(huán)不已。汽缸的頂端用汽缸蓋封閉。汽缸蓋上裝有進(jìn)氣門和排氣門。通過進(jìn)、排氣門的開閉實(shí)現(xiàn)向汽缸內(nèi)充氣和向汽缸外排氣。進(jìn)、排氣門的開閉由凸輪軸驅(qū)動(dòng)。凸輪軸由曲軸通過齒形帶或齒輪驅(qū)動(dòng)。
曲柄連桿機(jī)構(gòu)
在做功行程時(shí)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)將燃料燃燒以后產(chǎn)生的氣體壓力，經(jīng)過活塞、連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩；然后，利用飛輪的慣性完成進(jìn)氣、壓縮、排氣3個(gè)輔助行程。曲柄連桿機(jī)構(gòu)由氣缸體曲軸箱組、活塞連桿組和曲軸飛輪組3部分組成。
配氣機(jī)構(gòu)
配氣機(jī)構(gòu)的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和各缸工作循環(huán)的要求，及時(shí)地開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，使可燃混合氣（汽油發(fā)動(dòng)機(jī)）或新鮮空氣（柴油發(fā)動(dòng)機(jī)）進(jìn)入氣缸，并將廢氣排入大氣。
燃油供給系統(tǒng)
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工作情況的需要，將純凈的空氣和汽油配制成適當(dāng)比例的可燃混合氣，送入各個(gè)氣缸進(jìn)行燃燒后所產(chǎn)生的廢氣排入大氣中。
點(diǎn)火系統(tǒng)
在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點(diǎn)火系。傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)由蓄電池、發(fā)電機(jī)、點(diǎn)火線圈，分電器、火花塞等組成。普通式和傳統(tǒng)式點(diǎn)火系統(tǒng)類似，只是用電子元件取代了分電器。
展開 目前最先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，其實(shí)就是連桿的革命，中國品牌車啥時(shí)候配備
汽缸壁上低摩擦涂層能減少44%的活塞摩擦損失，這樣有利降低油耗并提升加速性能，取消氣缸套發(fā)動(dòng)機(jī)也因此變得更輕了。
汽缸蓋集成排氣歧管是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的一種設(shè)計(jì)趨勢，通過將排氣歧管集成在汽缸蓋內(nèi)，可以利用高溫廢氣加快暖機(jī)速度。這種設(shè)計(jì)還進(jìn)一步縮短熱排氣流通距離，配上輕量化渦輪葉片后發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力響應(yīng)速度更快。催化器與排氣歧管的距離也大幅降低，啟動(dòng)車輛時(shí)催化器可以快速達(dá)到工作溫度。
為了防止缸內(nèi)直噴在發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)時(shí)將汽油噴射在汽缸壁上，導(dǎo)致汽油與機(jī)油混合，日產(chǎn)特意在VC-TURBO智控引擎上采用了復(fù)合噴射技術(shù)。低溫和低速行駛時(shí)依靠電噴噴油器為氣缸提供燃油，避免機(jī)油增多的現(xiàn)象，高速時(shí)切換成直噴噴油器，復(fù)合噴射可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況選擇噴射模式，燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力表現(xiàn)會(huì)更好。
除了改變壓縮比，VC-TURBO智控引擎還引入效率更高油耗更低的阿特金森循環(huán)，在壓縮行程中氣門延遲關(guān)閉，一部分的氣體被排出氣缸，從而做到了膨脹比大于壓縮比。中高速工況下采用燃油經(jīng)濟(jì)性更好的阿特金森循環(huán)，急加速和低速行駛時(shí)采用動(dòng)力性能更好的奧托循環(huán)。將可變壓縮比和阿特金森循環(huán)兩種技術(shù)同時(shí)應(yīng)用在一款發(fā)動(dòng)機(jī)上，堪稱發(fā)動(dòng)機(jī)硬件和軟件的一次完美結(jié)合。
更強(qiáng)的動(dòng)力更低的油耗更好的平順性，VC-TURBO智控引擎將不可能變成了可能。從油耗、動(dòng)力、NVH以及制造工藝上看，VC-TURBO智控引擎稱得上是目前技術(shù)最為先進(jìn)的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
來源：汽車工藝師
展開 詳解發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)
進(jìn)入汽缸的混合氣燃燒時(shí)的溫度最高可達(dá)2000攝氏度以上，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、缸體、汽缸蓋、氣門等部件與高溫可燃混合氣接觸而強(qiáng)烈受熱。
溫度對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的影響及冷卻系統(tǒng)的作用
提到冷卻系統(tǒng)，我們首先要了解溫度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)是在高溫下進(jìn)行的，進(jìn)入汽缸的混合氣燃燒時(shí)的溫度最高可達(dá)2000攝氏度以上。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、缸體、汽缸蓋、氣門等部件與高溫可燃混合氣接觸而強(qiáng)烈受熱，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)如果得不到有效降溫會(huì)使其機(jī)械強(qiáng)度變差，同時(shí)引起汽缸充氣系數(shù)下降，造成空燃比失調(diào)使發(fā)動(dòng)機(jī)異常燃燒。而汽缸內(nèi)溫度過高還會(huì)使混合氣早燃(提前燃燒），導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p害發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震現(xiàn)象。過高的溫度還會(huì)使?jié)櫥蜔龘p及變質(zhì)，高溫情況下會(huì)使汽缸內(nèi)間隙變小，破壞油膜的保護(hù)，造成潤滑能力下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起粘著磨損、卡死（拉缸）故障。
為了避免這些不良后果，使發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)從而發(fā)揮應(yīng)有的動(dòng)力輸出，在經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性與耐用性上得到較好的表現(xiàn)，冷卻系統(tǒng)的積極工作是必不可少的。但對(duì)于低溫情況下發(fā)動(dòng)機(jī)工況來說，過度冷卻同樣會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成不良影響。
首先，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)為了考慮到熱脹冷縮現(xiàn)象，會(huì)將進(jìn)排氣門、活塞與缸套等部件間留有一定的間隙，以配合達(dá)到正常溫度后各部件之間良好的吻合。拿活塞與缸套來說，長時(shí)間低溫導(dǎo)致較大的間隙會(huì)造成密封不良出現(xiàn)漏氣竄油現(xiàn)象，異常燃燒會(huì)使動(dòng)力下降油耗升高。另外在低溫狀態(tài)下，可燃混合氣蒸發(fā)性能較低，導(dǎo)致霧化效果變差，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不充分，增大燃油消耗量的同時(shí)還易造成發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部形成積碳。發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油在低溫狀態(tài)下粘度上升，流動(dòng)性變差，造成潤滑不均勻，加劇了內(nèi)部的磨損。
總的來說，工作溫度過高過低不但使燃料消耗量增加動(dòng)力下降，還會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)磨損增加，影響使用壽命。
展開 熱-機(jī)械疲勞分析模塊，F(xiàn)e-safe/TMF?
對(duì)于組件同時(shí)遭受溫度和應(yīng)力交變載荷作用的組件，fe-safe/TMF?是一個(gè)理想疲勞分析模塊，例如實(shí)現(xiàn)以下組件的熱-機(jī)械疲勞分析：
?
活塞；
?
排氣管；
?
汽缸蓋；
?
與蠕變疲勞交互作用不顯著的組件。
2、功能介紹
當(dāng)存在應(yīng)力和溫度波動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生熱-機(jī)械疲勞：
?
包含時(shí)間相關(guān)的熱-結(jié)構(gòu)疲勞效應(yīng)（應(yīng)變率、相位關(guān)系、浸濕以及應(yīng)力松弛等）；
?
相比傳統(tǒng)方法可以得到更可靠和準(zhǔn)確的疲勞結(jié)果；
?
支持主應(yīng)變以及鑄鐵算法；
?
允許高頻機(jī)械載荷循環(huán)疊加在熱載荷循環(huán)上。
3、案例分析
（1）活塞疲勞裂紋
其中，第一幅圖是活塞實(shí)際的裂紋破壞情況，詳細(xì)反映了疲勞裂紋的位置，初始裂紋位置等信息；第三幅圖是疲勞斷面的形狀；第二幅圖是用Fe-safe熱機(jī)械疲勞模塊進(jìn)行疲勞分析后得到的壽命云紋圖，參照第一幅圖裂紋的位置和形狀，可以看出，通過Fe-safe熱-機(jī)械疲勞模塊對(duì)活塞進(jìn)行疲勞分析，可以準(zhǔn)確地得到初始裂紋的位置等信息，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與優(yōu)化起到非常大的指導(dǎo)作用。
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為了讓大家更直觀地感受新功能，我們總結(jié)了網(wǎng)格轉(zhuǎn)換的操作流程和結(jié)果對(duì)比：
操作流程：
Abaqus的.inp網(wǎng)格轉(zhuǎn)換：
法蘭-螺栓：轉(zhuǎn)換前（左） vs 轉(zhuǎn)換后（右）
汽缸蓋：轉(zhuǎn)換前（左） vs 轉(zhuǎn)換后（右）
Systus的.ASC網(wǎng)格轉(zhuǎn)換：
碳滲透模型：轉(zhuǎn)換前（左） vs 轉(zhuǎn)換后（右）
轉(zhuǎn)子接觸模型：轉(zhuǎn)換前（左） vs 轉(zhuǎn)換后（右）
三維殼模型：轉(zhuǎn)換前（左） vs 轉(zhuǎn)換后（右）
焊接模型：轉(zhuǎn)換前（左） vs 轉(zhuǎn)換后（右）
經(jīng)實(shí)測，使用Salome_meca 2020版的網(wǎng)格轉(zhuǎn)換功能，轉(zhuǎn)換的模型無網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)丟失，同時(shí)還能保存網(wǎng)格集合，CAE工程師可以更輕松地添加計(jì)算模型、材料和邊界條件等分析參數(shù)，大幅度減少了多軟件對(duì)比分析的前期工作量。
需要特別注意的是：
網(wǎng)格轉(zhuǎn)換功能僅支持網(wǎng)格格式單向轉(zhuǎn)換，不支持輸入/結(jié)果數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；
對(duì)于Abaqus網(wǎng)格的網(wǎng)格轉(zhuǎn)換，目前僅支持普通類型的網(wǎng)格，如C3D6、C3D8等實(shí)體單
元、殼單元和梁單元；
更多的其他格式的網(wǎng)格轉(zhuǎn)換功能根據(jù)需求正在開發(fā)中。
展開 案例分享 | 利用MSC Cradle對(duì)船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)水套冷卻性能進(jìn)行仿真和驗(yàn)證
在水套設(shè)計(jì)方面，汽缸蓋附近的冷卻水通道形狀非常復(fù)雜，而且需要發(fā)揮充分的冷卻效果。因?yàn)閷?shí)際的產(chǎn)品都是大型的，使用試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測試和實(shí)驗(yàn)都非常困難，利用仿真來進(jìn)行各種性能驗(yàn)證就變得不可或缺。
汽缸之間的比較
用全缸模型仿真，關(guān)注各汽缸的差異。
氣缸之間換熱系數(shù)分布的差異不大，
預(yù)測的數(shù)據(jù)可以滿足要求。
與其他型號(hào)的比較
對(duì)于運(yùn)行中的高溫部件，與其他型號(hào)的仿真結(jié)果做了比較。
通過比較，對(duì)于關(guān)注區(qū)域，DE-18 的
冷卻能力明顯高于其他型號(hào)
小結(jié)
MSC Cradle在進(jìn)行船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)水套的冷卻性能設(shè)計(jì)中發(fā)揮了很大的作用。
【漲姿勢】汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的幾個(gè)基本構(gòu)造
引擎的凸輪軸裝置在汽缸蓋頂部，而且只有單一支凸輪軸，一般簡稱為SOHC (頂置凸輪軸)。凸輪軸透過搖臂驅(qū)動(dòng)氣門做開啟和關(guān)閉的動(dòng)作。
在每汽缸二氣門的引擎上還有一種無搖臂的設(shè)計(jì)方式，此方式是將進(jìn)氣門和排氣門排在一直在線，讓凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)氣門做開閉的動(dòng)作。有VVL裝置的引擎則會(huì)透過一組搖臂機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)氣門做開閉的動(dòng)作。
▲凸輪直壓式氣門。它通常見于DOHC引擎，此式汽門彈簧座上會(huì)會(huì)有一圓形套筒，凸輪則直接置于套筒上，所以當(dāng)凸輪尖端與套筒接觸時(shí)，會(huì)透過套筒把汽門往下壓，使汽門開啟；而搖臂式汽門通常使用在SOHC引擎上，因?yàn)镾OHC引擎缸頭內(nèi)只有一支凸輪軸，卻要驅(qū)動(dòng)多個(gè)汽門，所以會(huì)以搖臂方式，由一個(gè)凸輪帶動(dòng)兩個(gè)汽門。搖臂是利用杠桿原理，當(dāng)凸輪尖端將搖臂一端挺起時(shí)，另一端會(huì)向下將汽門壓下以使汽門開啟。
▲搖臂式氣門。凸輪透過搖臂控制汽門的動(dòng)作，便是遙臂式的設(shè)計(jì)。搖臂式與直壓式汽門驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，以力量傳遞效率來說，直壓式比搖臂式來的直接、精確；以維修保養(yǎng)來說搖臂式則容易的多，因?yàn)橹眽菏街馆喤c汽門上之套筒的間隙，是靠不同厚度的填隙片來調(diào)整，所以當(dāng)引擎使用一定時(shí)數(shù)，汽門間隙增大時(shí)，要再調(diào)整較不易；而搖臂式之汽門間隙通常都以一螺栓調(diào)整，只要一支扳手就能搞定。然而目前直壓式汽門的填隙片材質(zhì)皆有一定的耐磨度，磨損的機(jī)率很低。
▲發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)混合氣體進(jìn)入燃燒室后，活塞在壓縮行程時(shí)便將其壓縮，火花塞將高壓混合氣點(diǎn)燃后，其燃燒所產(chǎn)生的壓力則轉(zhuǎn)換成發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力。
簡單的說就是混合氣還處在壓縮過程中，火花塞還沒有跳火時(shí)，高壓混合氣就達(dá)到了自燃溫度，并開始猛烈燃燒的不正常燃燒現(xiàn)象。
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案例分享 | 利用MSC Cradle對(duì)船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)水套冷卻性能進(jìn)行仿真和驗(yàn)證
在水套設(shè)計(jì)方面，汽缸蓋附近的冷卻水通道形狀非常復(fù)雜，而且需要發(fā)揮充分的冷卻效果。因?yàn)閷?shí)際的產(chǎn)品都是大型的，使用試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測試和實(shí)驗(yàn)都非常困難，利用仿真來進(jìn)行各種性能驗(yàn)證就變得不可或缺。
汽缸之間的比較
用全缸模型仿真，關(guān)注各汽缸的差異。
氣缸之間換熱系數(shù)分布的差異不大，
預(yù)測的數(shù)據(jù)可以滿足要求。
與其他型號(hào)的比較
對(duì)于運(yùn)行中的高溫部件，與其他型號(hào)的仿真結(jié)果做了比較。
通過比較，對(duì)于關(guān)注區(qū)域，DE-18 的
冷卻能力明顯高于其他型號(hào)
小結(jié)
MSC Cradle在進(jìn)行船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)水套的冷卻性能設(shè)計(jì)中發(fā)揮了很大的作用。
各種強(qiáng)悍的機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程，這次終于看懂了！
02 直列式發(fā)動(dòng)機(jī)
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直列發(fā)動(dòng)機(jī)，它的所有汽缸均肩并肩排成一個(gè)平面，它的缸體和曲軸結(jié)構(gòu)簡單，而且使用一個(gè)汽缸蓋，制造成本較低，穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸緊湊，應(yīng)用比較廣泛。其缺點(diǎn)是功率較低。
03 V型發(fā)動(dòng)機(jī)
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V型發(fā)動(dòng)機(jī)就是將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以一定夾角布置一起，使兩組汽缸形成有一個(gè)夾角的平面，從側(cè)面看汽缸呈V字形的發(fā)動(dòng)機(jī)。V型發(fā)動(dòng)機(jī)的高度和長度尺寸小，在汽車上布置起來較為方便。它便于通過擴(kuò)大汽缸直徑來提高排量和功率并且適合于較高的汽缸數(shù)。目前國產(chǎn)的中高檔車型中，不少采用V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，比如君威，帕薩特及奧迪A6等等。
04 奎西發(fā)動(dòng)機(jī)
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奎西發(fā)動(dòng)機(jī)是一種基于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)，與一般轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的三葉片不同，奎西發(fā)動(dòng)機(jī)使用了四部分組成的鏈條式轉(zhuǎn)子，使得其具有四個(gè)沖程，兼顧了四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。是一種體積小、馬力大、低轉(zhuǎn)速、大扭矩，可使用多種新型能源的新型發(fā)動(dòng)機(jī)。
05 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)
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轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的內(nèi)部空間（或旋輪線室）總是被分成三個(gè)工作室。在轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)過程中，這三個(gè)工作室的容積不停地變動(dòng)，在擺線形缸體內(nèi)相繼完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒和排氣四個(gè)過程。每個(gè)過程都是在擺線形缸體中的不同位置進(jìn)行，這明顯區(qū)別于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。
06 格林發(fā)動(dòng)機(jī)
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格林發(fā)動(dòng)機(jī)是專門為固定和航行應(yīng)用而設(shè)計(jì)的高效、經(jīng)濟(jì)、搭建簡單的驅(qū)動(dòng)裝置。它可將多余的熱能轉(zhuǎn)換產(chǎn)生水蒸汽，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)格林蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)。格林蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)重量很輕、結(jié)構(gòu)也很緊湊，把傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)，大大的簡化了活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。
07 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)
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斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是通過氣缸內(nèi)工作介質(zhì)(氫氣或氦氣)經(jīng)過冷卻、壓縮、吸熱、膨脹為一個(gè)周期的循環(huán)來輸出動(dòng)力，因此又被稱為熱氣機(jī)。
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在水套設(shè)計(jì)方面，汽缸蓋附近的冷卻水通道形狀非常復(fù)雜，而且需要發(fā)揮充分的冷卻效果。因?yàn)閷?shí)際的產(chǎn)品都是大型的，使用試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測試和實(shí)驗(yàn)都非常困難，利用仿真來進(jìn)行各種性能驗(yàn)證就變得不可或缺。
汽缸之間的比較
用全缸模型仿真，關(guān)注各汽缸的差異。
氣缸之間換熱系數(shù)分布的差異不大，
預(yù)測的數(shù)據(jù)可以滿足要求。
與其他型號(hào)的比較
對(duì)于運(yùn)行中的高溫部件，與其他型號(hào)的仿真結(jié)果做了比較。
通過比較，對(duì)于關(guān)注區(qū)域，DE-18 的
冷卻能力明顯高于其他型號(hào)
小結(jié)
MSC Cradle在進(jìn)行船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)水套的冷卻性能設(shè)計(jì)中發(fā)揮了很大的作用。
Moldex3D模流分析之金屬成型解決方案
生產(chǎn)的主要零件有發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體、汽缸蓋、變速箱體、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、儀表及照相機(jī)的殼體及支架，管接頭齒輪等。
鑄造工藝過程復(fù)雜，影響鑄件質(zhì)量的因素很多，往往由于流道設(shè)計(jì)、工藝方案不合理，生產(chǎn)操作不當(dāng)、材料問題等原因，會(huì)使鑄件產(chǎn)生各種鑄造缺陷，如：氣孔、縮孔、砂眼、氣泡、冷隔、澆不足、裂紋等問題。大多數(shù)的企業(yè)往往通過經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)流道和模具結(jié)構(gòu)，再通過反復(fù)試模和修模解決問題。這樣帶來的結(jié)果：設(shè)計(jì)周期長、廢品率高、人工和生產(chǎn)成本高、交貨周期長。采用CAE壓鑄模流分析，可以提前預(yù)測缺陷問題，并可以得到最優(yōu)的澆鑄系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
Cast-Designer壓鑄產(chǎn)品解決方案
Cast-Designer是目前唯一完整覆蓋壓鑄全設(shè)計(jì)鏈的商業(yè)軟件。提供從鑄件產(chǎn)品分析、工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)、前端分析計(jì)算、生產(chǎn)周期優(yōu)化以及基于遺傳算法的智能優(yōu)化的全工藝鏈的綜合解決方案。
30分鐘設(shè)計(jì)一個(gè)流道；1小時(shí)驗(yàn)證一個(gè)方案、1個(gè)工作日分析4-5個(gè)方案
將專家系統(tǒng)與CAE技術(shù)有效結(jié)合在一起，專為鑄造企業(yè)量身打造的產(chǎn)品和模具設(shè)計(jì)解決方案
Cast-Designer包括五大模塊：
1)基于鑄件的DFM評(píng)估（產(chǎn)品可鑄性分析）；
2)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)；包括流道、溢流槽、冷卻水道、排氣系統(tǒng)
3)前端分析系統(tǒng)；包括充型、凝固、應(yīng)力變形；目前唯一具有雙核芯求解器，流動(dòng)分析同時(shí)具備FEM有限元以及CFD 計(jì)算流體力學(xué)求解器；多物理場耦合，完整分析鑄件在凝固冷卻過程對(duì)模具產(chǎn)生的應(yīng)力以及模具壽命。
4)生產(chǎn)周期自動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)；自動(dòng)循環(huán)優(yōu)化，尋找最優(yōu)的生產(chǎn)周期。
5)智能優(yōu)化系統(tǒng)；基于最先進(jìn)的遺傳算法。
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