基于有限元法的连杆静态与动态特性研究

摘要

连杆是柴油机最为重要的结构零部件之一，在柴油机的运转过程中其主要工作是将由燃气爆发而形成的巨大推动力高效、不间断的传递至曲轴部分，实现垂直往复运动向旋转运动的转变，从而带动皮带轮或与之相连接的变速箱体。运转工况中的连杆，受力情况非常复杂，包括拉伸力、压缩力、弯曲力等交变负荷。所以连杆在设计过程中应该以确保其具有满足于复杂工况下的结构强度和疲劳强度为目的，以实现稳定且持久的动力输出。
　　本文以我公司某型号用柴油机连杆为研究对象，首先从理论层面对曲柄连杆机构工作中涉及的运动学和动力学原理进行分析阐述，并利用所推导的计算公式计算出连杆在预紧、受拉、受压三种工况环境中所承受的载荷。其次，利用PRO/E软件建立连杆组的三维实体模型,利用ANSYS14.0对连杆在不同条件下的应力分布进行了有限元分析，内容包括了连杆模型构建的大致程序，有限元前处理过程的相关细节设定（如网格划分和边界条件处理等），以及不同工况下的应力云图分布情况等内容。同时，结合分析结果，按照疲劳强度理论对连杆进行了疲劳强度校核。最后，基于公司核心研发团队对某型柴油机整机的振动特性研究，选用了PRO/M软件作为连杆的动力学分析工具，对其进行了模态分析，从动力学角度检验连杆结构的合理性。
　　通过本文的研究，得到了该连杆在不同工况环境中，应力集中的不同区域及连杆振动特性，对后续柴油机连杆的研发设计及优化，甚至更大组合件的有限元分析提供了参考。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1课题研究的背景和意义

1.2课题研究的国内外现状

1.3有限元技术应用存在的问题

1.4本文研究的主要内容

第2章 有限元方法基础理论及分析步骤

2.1有限元方法基础理论

2.2分析步骤

2.3本章小结

第3章 曲柄连杆机构的动力学分析及受力分析

3.1运动学分析

3.2受力分析

3.2本章小结

第4章 连杆静强度的有限元分析

4.1连杆三维实体的建立

4.2模型导入及材料属性设定

4.3连杆受力载荷计算

4.4边界条件处理

4.5结果分析

4.6疲劳强度校核

4.7本章小结

第5章 连杆结构动力学分析

5.1结构动力学分析

5.2模态分析的基本理论

5.3连杆模态分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢

个人简历