柴油机连杆应力和变形的计算与实验研究

摘要

连杆是柴油机的重要构件和主要运动件,其结构形状和受载状况都很复杂。连杆的可靠性和寿命在很大程度上影响着柴油机的可靠性和寿命。对连杆进行的结构分析,国内外已有大量的文献。有限元法是计算力学各种方法中影响最大、应用最广泛的一种数值计算方法,是国内外进行结构分析普遍采用的方法。
　　 本文以某厂生产的柴油机连杆为研究对象,利用三维建模软件Pro/E建立了包括活塞销、衬套、轴瓦、连杆、大端盖、连杆螺钉和曲柄销在内的连杆装配体复杂模型,总结并改进了以往对于连杆的计算方法,采用三维接触有限元法,考虑了衬套和轴瓦与连杆的过盈配合以及连杆螺钉预紧力在连杆工作中的作用;为了能够真实模拟作用在连杆上的载荷和约束,计入了活塞销和曲柄销的作用;计算模型完全按照实物进行装配,连杆各部件以及活塞销和曲柄销相互问的作用完全按照三维接触关系进行模拟。
　　 通过对连杆组件的接触有限元分析,得到了连杆的变形、应力分布情况,验证了连杆的疲劳强度。同时,本文设计了连杆的静力拉伸和压缩实验,通过实验验证了采用三维接触有限元法对连杆组件进行强度分析是可行且正确的。最后本文基于三维接触有限元法对连杆进行了瞬态受力分析,得到了连杆的动应力分布和变形。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状与发展

1.2.1 连杆载荷的处理

1.2.2 连杆应力和变形静态分析

1.2.3 连杆应力和变形动态分析

1.2.4 连杆的强度实验研究

1.3 本文主要研究内容

第2章 连杆组件三维接触有限元计算

2.1 有限元法在柴油机结构分析中的应用及基本原理

2.1.1 应力、应变问题有限元法的基本原理

2.2 连杆组件有限元模型的建立

2.2.1 连杆组件三维实体模型的建立

2.2.2 连杆组件有限元模型的建立

2.3 连杆组件计算分析

2.3.1 连杆装配工况计算分析

2.3.2 连杆受拉工况计算分析

2.3.3 连杆受压工况计算分析

2.3.4 连杆疲劳安全系数校核

2.4 本章小结

第3章 连杆应力测量实验

3.1 实验力学研究在内燃机研究中的重要性及应用

3.2 连杆应力测量实验

3.2.1 实验目的和要求

3.2.2 连杆电阻应变测量主要过程

3.3 连杆应力应变测量实验

3.4 实验结果与分析

3.5 本章小结

第4章 连杆瞬态受力计算

4.1 单缸机工作模型的建立

4.1.1 缸内燃烧放热规律

4.1.2 建立单缸机工作模型

4.1.3 缸内压力曲线验证

4.2 连杆瞬态受力分析

4.2.1 连杆有限元模型的建立及求解设置

4.2.2 连杆瞬态计算结果分析

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢