关键词：ANSYS 零部件设计
1、 发动机机体
发动机机体同时承受高着热负荷和机械负荷工作，本质上是多物理场偶合工作体，ANSYS 多物理场分析的功能为发动机的分析提供了完整的解决方案。
ADAPCO 公司用ANSYS 详尽地进行了某V6发动机机体的热分析、结构分析、动力分析和热－结构耦合分析（图13，14）。对产品开发作用特别明确。
图13 V6 发动机实物
图14 发动机整体模型
1.1 柄连杆机构运动件
活塞、曲柄连杆等运动件是高热/机械负荷部件，因为往复运动，其质量对整个发动机性能非常重要。ANSYS 分析热和机械载荷下的形状及应力为设计提供依据。
图15 曲柄连杆机构的柔体运动学、动力学分析
连杆强度向来是发动机设计关键，ANSYS 柔体－柔体接触计算功能可以准确模拟连杆与大头盖、主销、曲柄销间联合工作状况。这是ANSYS 系统分析功能和强大的接触功能体现。
ANSYS 曲轴结构分析和模态分析功能计算出曲轴扭转与弯曲模态，通过频率优化达到减震效果。ANSYS 的疲劳计算功能，精确的计算曲轴传统疲劳强度，同时还可计算出曲轴的强度因子，从而预测疲劳裂纹的产生及疲劳寿命。应用ANSYS 对曲轴轴颈及油膜进行流-固耦合分析评价高曲轴的耐磨性。
曲轴连杆机构运动件的重量优化设计，不仅是节省材料及发动机重量降低，运动件质量对改善发动机整体的工作状况特别有效，ANSYS 形状优化的功能可以对活塞内腔、活塞销孔、连杆形状、曲轴圆角和曲柄臂尺寸进行优化设计。
1.2 机体：
缸盖、箱体、缸套
机体、缸盖的热分析特别重要，热疲劳是失效和“拉缸”主要原因，为保证可靠性与耐久性，应用ANSYS分析机械和热负荷下的刚度、强度是设计师的首选。ANSYS 可准确地计算出机体的自振频率及模态。以控制噪声源。此外ANSYS 可模拟机体的热冲击实验、热-结构耦合分析可计算出机械负载、热负荷双重作用下机体的变形，应力分布。流体-结构偶合分析轴承油膜状态进行润滑系设计等等。
图16 缸盖、箱体分析
图17 上海柴油机公司利用ANSYS 热分析功能模
拟某型号发动机机体热冲击实验，根据分析结果改进结构，效果明确。
1.3 气机构：
进排气门、气门弹簧、摇臂、推杆、挺杆、凸轮轴、正时齿轮
配气机构影响发动机性能，要求进行精确计算。ANSYS 系统分析能够考虑配气机构中各个部件的弹性变形，从而取得比刚体假定更精确凸轮-气门规律。
图18 大连机车车辆厂利用ANSYS 结构分析
找到了构摇臂座裂纹发生的原因。提出改进方法。
气门弹簧承受高频交变载荷，伴随着多气门设计的发展趋势，弹簧尺寸限制更大， ANSYS非线性瞬态动力分析及疲劳分析的功能，可较好地解决非线性变节距弹簧高应力破坏及疲劳损坏问题。排气阀受高速冲击载荷、受高温燃气冲刷，ANSYS 热－结构耦合分析可仿真，热疲劳分析预测可靠性都是十分有效。
图19 进气螺旋图
图20 消声器热分析图
图21 增压器涡轮分析
配气机构分析中存在着大量的接触问题，ANSYS 高级接触单元、接触向导、智能化接触参数设置的功能引导设计工程师方便、有效、快速地进行配气机构的非线性分析，解除了计算者非线性参数选取试凑的苦恼，大大加速了分析进度。
1.4 进排气系：
空气滤清器、进排气道、增压器、消声器
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