【正文】 0 1 9 7 41111???????????? 一般發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大頭蓋的應(yīng)力許用值為 MPa300~150 ，則校核合格。 建立連桿大小頭及桿身 建立新文件 【文件】→【新建】命令，出現(xiàn)【新建】對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇【零件】→【實(shí)體】，在【文件名】欄中輸入“ lianganti”，不 實(shí)用【缺省模版】，單擊【確定】， 如圖 41所示 。 21 。 ，繪制基本 曲線，運(yùn)用直線、圓、倒角、剪切等 命令按照設(shè)計(jì)的尺寸繪制出輪廓曲線，確定后，選擇去材料，如圖 44所示。 23 圖 46 建立螺栓孔 。 。 圖 49 連桿螺栓 體（ a） （ b） （ c） 建立軸瓦及襯套 ，很多過(guò)程與上一部分相似，這里不再贅述， 建成的連桿端蓋如圖 410 所示 。2m a x 39。所以 ,有限元計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性在很大程度上取決于計(jì)算模型的準(zhǔn)確性 [8]。 (EX=+11 PRXT= ) (4)點(diǎn)擊 MaterialNew Model... [Define Material ID=4 OK] [Material Model Number1structuralLinearElasticIsotropic]。連桿受壓工況，在連桿小頭內(nèi)側(cè)圓柱面上施加徑向約束，并在小頭端面一側(cè)上施加除徑向外的其余兩方向上的約束 {10}。 (1)[DOF SolutionTranslation UX Def Shape Only Fact Optional Scale Factor =1 Interpolation Nodes 中 選擇 1 Corner Only Eff Nu for Eqv Strain 的框中不填 OK][19]，如圖 418 所示。 圖 422 受拉工況下的 X 軸受力分布 (2)[StressXDirection SY Def Shape Only Fact Optional Scale Factor =1 Interpolation Nodes 中 選擇 1 Corner Only Eff Nu for Eqv Strain 的框中不填 OK]，如圖 423 所示。 查看受力結(jié)果： General PostProc Plot Results/Contour Plot/Nodal Solution X 、 Y、 Z 和總壓力 [20]。 ANSYS Main MenuGeneral Postproc Plot ResultsDeformed Shape 選 Def undef edge OK 出現(xiàn)變形 ]，如圖 417所示。 (點(diǎn)選 Smart Size 精度設(shè)置在 4～ 6之間 ) (4)[點(diǎn)擊 Set 后：默認(rèn)對(duì) 1號(hào)零件劃分網(wǎng)格 Element type number=4 SOLID92；Material number=4]。 (EX=+11 PRXT= ) (2)點(diǎn)擊 MaterialNew Model... [Define Material ID=2 OK] [Material Model Number1structuralLinearElasticIsotropic]。在進(jìn)行有限元分析時(shí) ,應(yīng)盡量按照實(shí)物來(lái)建立有限元分析模型 ,但對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物體 ,完全按照實(shí)物結(jié)構(gòu)來(lái)建立計(jì)算模型、進(jìn)行有限元分析有時(shí)會(huì)變得非常困難 ,甚至是不可能的 ,因此可進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。 小頭內(nèi)孔表面的面積為： 26 39。 。 圖 48 連桿大頭端蓋 24 建立連桿螺栓 、螺母和墊圈 。 ，使用拉伸命令。 圖 43 連桿大頭 建立小頭油孔 DTM3 面。 DTM1 面，選擇菜單中的【插入】→【拉伸】命令進(jìn)入 。 20 第 4 章 連桿三維模型的建立及有限元分析 根據(jù)上一章已經(jīng)設(shè)計(jì)出來(lái)的連桿結(jié)構(gòu)和尺寸，運(yùn)用 Pro/E 進(jìn)行三維建模。 連桿大頭的強(qiáng)度校核 假設(shè)通過(guò)螺栓的緊固連接，把大頭與大頭蓋近似視為一個(gè)整體，彈性的大頭蓋支承在剛性的連桿體上，固定角為 0? ， 0? 通常取 ?40 ，作用力通過(guò)曲柄銷作用在大頭蓋上按余弦規(guī)律分布，大頭蓋的斷面假定是不變的，且其大小與中間斷面一致，大頭的曲率半徑為 2C 。 由最大拉伸力引起的拉伸應(yīng)力為： mj fP max1 ?? （ ） 15 式中 ： mf — 連桿桿身的斷面面積， 柴 油機(jī) Af m )~(? ， A 為 活塞投影面積 取 mmDfm 9 5 8 2 ??? ? 。上述載荷的聯(lián)合作用可 能使連桿小頭及其桿身過(guò)渡處產(chǎn)生疲勞破壞，故必須進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算 ，如圖 所示。由于平切口連桿的大頭具有較大的剛度，軸承孔受力變形小及制造費(fèi)用低，一般都采用這種結(jié)構(gòu)。為了使桿身能與小頭和大頭圓滑過(guò)渡，桿身截面是由上向下逐漸增大的。潤(rùn)滑油的均勻分布可通過(guò)襯套上開布油槽來(lái)達(dá)到。 在機(jī)體的設(shè)計(jì)中，已經(jīng)根據(jù)要求設(shè)計(jì)出連桿長(zhǎng)度為 195mm。 7 為了保證連桿在結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的剛度和強(qiáng)度， 本設(shè)計(jì) 采用精選 優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu)鋼模鍛 ，表面噴丸強(qiáng)化處理，提高強(qiáng)度 [4]。 連桿的工作條件和設(shè)計(jì)要點(diǎn) 連桿在高速運(yùn)動(dòng)中承受由活塞組傳遞的氣缸壓力和往復(fù)慣性力的反復(fù)壓縮和拉伸，由此可能產(chǎn)生疲勞破壞，是內(nèi)燃機(jī)主要受力運(yùn)動(dòng)件之一。連桿體包括連桿小頭、桿 身和連桿大頭的上部。連桿桿身在大、小頭 孔運(yùn)動(dòng)的合成下作復(fù)雜的擺動(dòng)。 采用三維模型進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，其過(guò)程如同實(shí)際產(chǎn)品的構(gòu)造或加工“制造”裝配過(guò)程一樣反映產(chǎn)品復(fù)雜的幾何形狀及相互之間的位置或裝配關(guān)系，使產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程更加符合開發(fā)工程師習(xí)慣和思維方式。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的要求，連桿的設(shè)計(jì)應(yīng)力提高，中碳錳釩系列非調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度無(wú)法滿足要求，目前德國(guó)在該鋼種的基礎(chǔ)上開發(fā)了強(qiáng)度級(jí)別更高的鋼種，正在推廣應(yīng)用。 轎車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)占比例雖然小，但轎車總量大，且柴油機(jī)品種在逐步增加，如捷達(dá) SD1 發(fā)動(dòng)機(jī)、寶來(lái) 升 TD1 發(fā)動(dòng)機(jī)都是柴油機(jī)。一輛 升奔馳 E級(jí)柴油車平均耗油為 升，僅相當(dāng)于國(guó)內(nèi)排量 升汽油車的能源消耗。經(jīng)歷多年的市場(chǎng)實(shí)踐，國(guó)內(nèi)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)已不再滿足于憑借引進(jìn) 產(chǎn)品獲得市場(chǎng)上的暫時(shí)領(lǐng)先，而認(rèn)識(shí)到核心技術(shù)是最關(guān)鍵的，只有通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收的途徑，自己掌握了核心技術(shù)，企業(yè)才會(huì)有發(fā)展后勁并獲得可持續(xù)發(fā)展的條件。此方法已成為工程技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的的一個(gè)強(qiáng)有力的計(jì)算分析工具，其在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的設(shè)計(jì)分析中的應(yīng)用亦有了很大的進(jìn)展。在長(zhǎng)期使用中，連桿會(huì)因活塞的劇 烈推力和曲軸的高速運(yùn)轉(zhuǎn)等因素，出現(xiàn)彎曲和扭曲現(xiàn)象。 首先，以運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的理論知識(shí)為依據(jù) ， 對(duì)連桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及在運(yùn)動(dòng)中的受力等問(wèn)題進(jìn)行詳盡的分析 ， 并得到了精確的分析結(jié)果 ， 同時(shí)對(duì)連桿用材料進(jìn)行了比較與分析 。 關(guān)鍵詞 ： 柴油機(jī) ；連桿； 強(qiáng)度校核； Pro/E； ANSYS 全套圖紙，加 153893706 中文摘要示例 II ABSTRACT Taking 4110 as the reference parameters of the diesel engine, fourcylinder diesel e ngine connecting rod on the design and size were calculated, and linkage to the theory of kinematics and dynamics analysis, and finally the use of Pro / E for the use of threedim ensional modeling ANSYS finite element analysis carried out. First, the theoretical knowledge of kinematics and dynamics based on the movement of connecting rod and the force in motion a detailed analysis of such issues and get accurate results, while the materials were used on the rod parison and analysis. Followed by on the connecting rod, connecting rod shaft and the connecting rod small end and size of stru ctural design calculations, and were checking the structural strength and stiffness. Again, application CAD software: Pro / E software to establish a link of threedimensional geome tric model, based on the work in this, but also on the static on the link under the two special conditions。而高密度燒結(jié)法制造連桿也快速發(fā)展，并具有良好的力學(xué)性能。 柴油機(jī)是目前產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的各種動(dòng)力機(jī)械中熱效率最高、能量利用率最好、最節(jié)能的機(jī)型。 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的研究是一個(gè)很復(fù)雜的、很有前景的研究領(lǐng)域，有很多需要完善和提高的地方。而在中國(guó)由于各方原因， 20xx 年的乘用車銷量中柴油汽車僅占 ﹪，普較占 ﹪。大眾柴油機(jī)向奔馳集團(tuán)年供 12 萬(wàn)臺(tái)。 高強(qiáng) 度、輕量化、低成本是發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)鍛鋼連桿制造技術(shù)與國(guó)外差距不大，但在連桿輕量化方面還相當(dāng)落后。 設(shè)計(jì) 研究 的主要 內(nèi)容 對(duì) 柴油 機(jī)運(yùn)行過(guò)程中 連 桿機(jī)構(gòu)受力分析 進(jìn)行 深入研究，其主要的研究?jī)?nèi)容有 ： 1. 對(duì)連桿 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析， 分析連桿中各種力的作用情況，并根據(jù)這些力對(duì)連桿 的主要零 部 件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度等方面的計(jì)算和 校核 ，以便 達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 這三種力的大小和方向隨著曲軸轉(zhuǎn)角的變化而不斷地變化。作用于活塞上的力經(jīng)連桿傳給曲軸 [5]。 連桿的材料性能及特點(diǎn) 柴油機(jī)連桿在整個(gè)工作過(guò)程中受拉伸、壓縮以及慣性力和連桿力矩所生成的交變的載荷，尤其是大功率柴油機(jī)的工作 條件更差，因此必須保證連桿具有足夠的疲勞強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)剛度。因此在柴油機(jī)設(shè)計(jì)時(shí) ,當(dāng)運(yùn)動(dòng)件不與有關(guān)零部件相碰時(shí) ,都力求縮短連桿的長(zhǎng)度。優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)形簡(jiǎn)單、制造方便， 材料能充分應(yīng)用，受力時(shí)應(yīng)力分布較均勻。柴油機(jī) B1≈ d1。 為使連桿從小頭到大頭傳力比較均勻，在桿身到小頭和大頭的過(guò)渡處用足夠大的 10 圓角半徑。 11 本章小結(jié) 本章在設(shè)計(jì)連桿的過(guò)程中， 是很重要一環(huán)，先對(duì)連桿進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析、 受力分析，而后對(duì)連桿設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要地分析，并說(shuō)明了連桿的工作條件和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，還 對(duì)連桿的材料性能及特點(diǎn)進(jìn)行了比較與分析。 連桿小頭的應(yīng)力變化為非對(duì)稱循環(huán)，最小安全系數(shù)在桿身到連桿小頭的過(guò)渡處的外表面上為 ： ma ????????? 1n （ ） 式中 ： 1? — 材料在對(duì)稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限 ； 21 ~ ??? 2N/mm ，取 21 ??? 2/mmN ； ?? — 材料對(duì)應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱的敏感系數(shù)，取 ??? ； a? — 應(yīng)力幅， ???a?2/mmN ； 14 m? — 平均應(yīng)力， 2 0 4 1 ???m? 2/mmN； ?? — 工藝系數(shù)， ~??? ，取 。 ???? ，因此在擺動(dòng)平面內(nèi)的合成應(yīng)力為 ： mcmxx fPfIlc )1( 2??? （ ） 式中 ： c — 系數(shù)，對(duì)于 常用鋼材， ~?c ，取 ?c ； xI — 計(jì)算斷面對(duì)垂直于擺動(dòng)平面的軸線的慣性矩， 4mm ； ]6)633(6 2 [121])([121 3333 ???????? htBBHI x ? 4mm ； 將式（ ）改為： mcx fPk1?? （ ）式中 1k — 連桿系數(shù)， 221 ??????? mx fIlck； 則擺動(dòng)平面內(nèi)的合成應(yīng)力為： 7 09 5 8 4 0 4 5 1 7 ???x? MPa 同理，在垂直于擺動(dòng)平面內(nèi)的合成應(yīng)力為 ： 16