发动机连杆逆向设计与有限元分析

夏尚飞，刘希震，杜 辉，巴 金，高 敏

(1.枣庄职业学院，山东 枣庄 277800；2.枣庄学院，山东 枣庄 277599；3.奇瑞万达贵州客车股份有限公司，贵州 贵阳 550009)

0 引言

连杆是内燃机的重要传动零件之一,其作用是将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动[1]。伴随我国工业的快速发展，传统的产品建模已不能满足市场的需求，因此基于三维扫描技术的逆向建模被提上日程。逆向工程是一种产品设计技术再现的过程，即对某一实物进行逆向分析及研究。本文针对扫描得到的某发动机连杆点云数据，对其进行领域划分，然后通过正逆向混合建模的思路，快速重构出连杆的实体模型，最后进行有限元静力学分析，使其具有实际的工程设计意义。

1 连杆数据获取

数据获取的主要步骤包括：标定扫描设备、喷涂显像剂、贴标志点、摆放试件、数据扫描及点云处理[2]。由于该模型的复杂曲面较多，又要保证重构的精度，最后确定了对连杆件进行扫描及逆向设计的方案。利用青岛瑞康提供的工业级精睿光栅式三维扫描仪(扫描精度为0.02 mm)对连杆的表面特征进行数据采集，最后通过三维扫描仪自带的FlexScan3软件完成数据的拼接。连杆点云数据采集过程如图1所示。

图1 连杆点云数据的获取过程

根据后期软件使用要求，可以输出stl、asc等数据。为方便点云数据的处理，本次输出数据为asc格式[3]。

2 连杆数据处理

噪声、震动等因素造成扫描数据中有大量的噪点和冗余，将扫描得到的数据导入Geomagic Wrap软件进行数据的预处理。……