基于有限元的连杆强度分析

摘要

连杆是发动机中的关键构件，对发动机的正常工作发挥了至关重要的作用。连杆承担着将活塞往复力转化为曲轴旋转力的职责，它的工作状况决定了自身必然受交替变化的拉力和压力，因此连杆要具备足够的结构强度和抗疲劳性能，因此分析连杆的运动及受力状况、计算连杆的结构强度、连杆的动态特性，对连杆的设计和优化具有重要意义。
　　本文以某型柴油机的连杆为研究分析对象，首先在三维建模软件PROE中建立了连杆轴瓦、衬套、连杆体、连杆盖的三维模型。然后对连杆装配工况下的过盈量、螺栓预紧力进行了计算。对连杆各工况下的燃气爆发压力、惯性载荷进行了计算，得到了额定工况、超速工况下连杆各处的应力分布及位移形变结果。连杆各处应力均未超过材料的屈服应力。用传统力学方法对连杆的疲劳因子进行了校核，连杆各处的疲劳系数均大于1.5，处于安全范围内。分析了最大扭矩工况及额定工况下大头孔的形变量，孔径变形未超过最大允许量，可以建立起完整的润滑油膜。然后对表征连杆动态特性的模态，进行了模拟计算，得到了各阶模态振型。最后将连杆盖肩部高度降低，分析了尺寸变化前后的应力大小及分布，未超过材料的屈服强度。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 有限元概述

1.3 接触基本理论

1.4 本文主要研究内容

第二章 连杆静力学分析

2.1 发动机基本参数

2.2 连杆工作概况

2.3 连杆受力分析

2.4 连杆载荷及边界条件

2.5 额定工况及最大扭矩工况静力计算

2.6 有限元模型建立

2.7 本章小结

第三章 有限元计算结果分析

3.1 装配工况

3.2 最大压缩工况

3.3 最大拉伸工况

3.4连杆疲劳分析

3.5 连杆大头孔径变形分析

3.6 本章小结

第四章 连杆模态分析

4.1 模态分析概述

4.2 计算模态理论分析

4.3 有限元模型的建立

4.4 模态计算结果与分析

4.5 本章小结

第五章 连杆盖几何形状对强度的影响

5.1 连杆优化设计的因素

5.2 有限元模型及相关设置

5.3 结果分析

5.4 本章小结

第六章 全文汇总

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢