【正文】 mcmyy fPfIlc )41( 2??? （ ） ]6633)66 2 [(121])[(121 3333 ???????? htBhHI y ? 4mm 將式 （ ） 改成 ： mcy fPk2?? （ ） 式中 ： 2k — 連桿系數(shù)， 90 64 222 ???????? my fIlck。 連桿螺栓的工作負荷與預緊力 發(fā)動機工作時連桿螺栓受到兩種力的作用：預緊力 P 和最大拉伸載荷 ?jP ，預緊力由兩部分組成：一是保證連桿軸瓦過盈度所必須具有的預緊力 P1；二是保證發(fā)動機工作時，連桿大頭與大頭蓋之間的結合面不致因慣性力而分 開所必須具有的預緊力 P2[7]。 圖 41 建立連桿體主體 FRONT 面 。 FRONT 面，選擇菜單中的【插入】→【拉 伸】命令進入。 22 圖 44 連桿小頭油孔 建立連桿凹槽 ，選擇菜單中的【插入】→【拉伸】命令進入 。 【插入】→【拉伸】命令進入。 如圖 49（ a） 所示。 圖 410 連桿軸瓦 ，很多過程與上一部分相似，這里不再贅述， 建成的連桿端蓋如圖 411 所示 。214 28 35 9 33 /17 52 .91JJ P NP N m mA m m? ? ? （ ） 連桿大頭則是承受活塞組 1M 和連桿小頭 2M 往復慣性力及連桿大頭 3M 產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力，這個力在大頭內(nèi)孔表面的面積上產(chǎn)生的壓力為： 2m a x 22 3 5 0 5 . 5 5 9 2 3 . 8 5 8 8 /6 0 9 1 . 4 0 4JJ P NP N m mA mm? ? ? （ ） 已知氣缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力為： ? ? 232 6m a x1 3 0 1 0 1 0 1 0 1 3 2 6 6 544zz DP P N?? ???? ? ? ? ? ? （ ） 氣缸內(nèi)氣體最大爆發(fā)壓力的一瞬間，此時連桿承受最大壓力以及活塞組和連桿體本身的慣性力。 當前，有限元分析技術在發(fā)動 機零部件設計過程中發(fā)揮著越來越重要的作用，它不僅縮短了設計周期，而且也大大提高了設計精度。 28 (EX=+11 PRXT= ) 表 中碳結構鋼 45 模鍛材料屬性 材料名稱 彈性模量 E (N/m^2) 泊松比 μ ( ) 質(zhì)量密度ρ (kg/m^3) 抗剪模量 (N/m^2) 張力強度 (N/m^2) 屈服強度 (N/m^2) 45 +11 +03 +10 +08 +08 在網(wǎng)格劃分之前，需要定義分析類型，定義單元類型、定義材料屬性等 [9]。為了保證計算模型滿足實際情況，在連桿寬度方向中剖面上施加對稱約束，這樣，整個連桿的約束就完全了 ， 如圖 415所示。 31 圖 418 連桿拉伸工況下的 X 軸變形 (2)[DOF SolutionTranslation UY 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 419 所示。 33 圖 423 受拉工況下的 Y 軸受力分布 (3)[StressXDirection SZ 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 424 所示。由有限元分析結果可知無論是總變形還是某個方向變形量都很小，所以連桿剛度足夠。 30 圖 416 拉伸工況下的加載 ANSYS Main MenuSolutionSolveCurrent LS； OK。 (點選 Smart Size 精度設置在 4～ 6之間 ) (3)[點擊 Set 后：默認對 1號零件劃分網(wǎng)格 Element type number=3 SOLID187；Material number=3]。 圖 413 定義單元類型 (1)[Material Model Number1structuralLinearElasticIsotropic]。 1 1 8 3 7 9 . 3 6 4 1 4 5 . 0 2 /2 6 2 9 . 3 6 5Kk PP N m mA? ? ? （ ） 連桿大頭上 的載荷為： ? ?2 m a x 1 m a x 2 m a x 3 m a xK z J J z JP P P P P P P? ? ? ? ? ? （ ） 1 3 2 6 6 5 2 3 5 0 5 . 5 5 9 2 1 0 9 1 5 9 . 4 4 1 N? ? ? 這個力在大頭內(nèi)孔表面的面積上產(chǎn)生的壓力為： 222 m a x 1 0 9 1 5 9 .4 4 1 1 7 .9 2 0 2 /6 0 9 1 .4 0 4KK PP N m mA? ? ? （ ） 27 連桿幾何模型的建立 利用 Pro/E 建立三維立體模型建立準確、可靠的計 算模型 ,是應用有限元法進行分析的重要步驟之一。 連桿載荷的計算 取進氣開始時刻的最大慣性載荷作為連桿的最大受拉工況，此時連桿小頭受到的是活塞組 M1的最大往復慣性力： ? ?21 m a x 1 1JP M r???? （ ） ? ? 22 . 5 2 9 0 . 0 6 2 5 6 8 4 6 9 . 4 4 4 1 0 . 3 2 1 4 2 8 5 . 6 3 5 9 /N m m? ? ? ? ? ? 連桿大頭則是承受活 塞組 1M 和連桿小頭 2M 往復慣性力及連桿大頭 3M 產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力 ： ? ? ? ?221 m a x 2 m a x 3 1 2 31J J JP P P P M M r M r? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ ） ? ?2 . 5 2 9 0 . 3 1 1 0 . 0 6 2 5 6 8 4 6 9 . 4 4 4 1 . 3 2 1 . 7 4 4 0 . 0 6 2 5 6 8 4 6 9 . 4 4 4? ? ? ? ? ? ? ?1 6 0 4 2 . 3 8 9 8 5 0 2 3 . 9 4 5 4 2 3 5 0 5 . 5 5 9 2 N? ? ? 式中 1max,JP ， 2max,JP ， 3P 分別為活塞組、連桿小頭和連桿大頭的慣性力。 如圖 49（ b） 所示。建成的連桿端蓋如圖 48所示 。定義內(nèi)部草繪，繪制基 本曲線，運用直線、圓、倒角、剪切等命令按照設計的尺寸繪制出輪廓曲線，確定后，選擇去材料。 ，以 PRONT 面為基準，向兩邊使用拉伸命令， 如圖 43所示。 ，參照 TOP 面，偏距平移輸入 。 本章小結 本章在設計連桿的過程中， 首先計算了 連桿小頭 承受的徑向力 、 疲勞安全系數(shù)、對連桿剛度進行了校核，之后又計算了 連桿桿身 的最大拉伸力 、 疲勞安全系數(shù) .還對 連桿大頭進行了 同樣的 強度剛度校核，使其滿足實際加工的要求，最后根據(jù)工作負荷 和預緊力選擇了連桿螺栓，并 進 行檢驗校核。 在垂直擺動平面內(nèi)連桿桿身的安全系數(shù)為 ： 2 ????? 桿身安全系數(shù)許用值在 ~ 的范圍內(nèi)， 則 校核合格。 連桿桿身的強度校核 連桿桿身在不對稱的交變循環(huán)載荷下工作，它受到位于計算斷面以上做往復運動的質(zhì)量的慣性 力的拉伸，在爆發(fā)行程，則受燃氣壓力和慣性力差值的壓縮，為了計算疲勞強度安全系數(shù)，必須現(xiàn)求出計算斷面的最大拉伸、壓縮應力。此外，連桿小頭在工作中還承受活塞組慣性力的拉伸和扣除慣性力后氣壓力的壓縮，可見工作載荷具有交變性。連桿大頭與連桿蓋得分開面大多垂直連桿軸線，稱為平切口連桿。 連桿桿身截面的高 H 一般大約是截面 寬度的 ～ 倍，而 B 大約等于（ ～） D(D 為氣缸直徑 )。 在小頭上方開有集油孔或集油槽，靠曲軸箱中飛濺的油霧進行潤滑。連桿長度的確定必須與所設計的內(nèi)燃機整體相適應，連桿設 計完成后應進行零件之間的防碰撞校核，應校核當連桿在最大擺角位置上時是否與氣缸套的下緣相碰，以及當活塞在下止點附近位置上時活塞下緣是否與平衡重相碰，它們之間的最小距離都不應小于 2～ 5毫米 [3]。這種鋼經(jīng)過熱處理后具有纖維斷面 ,這對受沖擊、受交變載荷的連桿特別有用。如果強度不足，在發(fā)動機動轉(zhuǎn)過程中一旦發(fā)生連桿桿身、大頭蓋和連桿螺栓斷裂，就會使機器受到嚴重的破壞。 連桿的結構分析 連桿組一般由連桿體、大頭蓋、連桿螺栓、軸瓦和連桿 小頭襯套等組成。 5 第 2 章 連桿的結構設計與 分析 連桿的運動 和受力 分析 連桿是柴油機傳遞動力的主要運動件 ,在機體中作復雜的平面運動 ,連桿小頭隨活塞作上下運動 ,連桿大頭隨曲軸作高速回轉(zhuǎn)運動。所以，連桿的工藝設計 4 只有通過現(xiàn)場的不斷改善，才能 最終達到設計的目標。非調(diào)質(zhì)鋼由于其材料的 成本不高，作為一種廉價的節(jié)能鋼種，非調(diào)質(zhì)鋼正在逐步地取代調(diào)質(zhì)鋼，國外幾乎完全采用非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)連桿。其中 40 萬臺重型柴油機， 27 萬臺中、輕型柴油機，比 06 年增加 8﹪ [3]。柴油車得平均油耗要 3 低于汽油車百分之三十。但是，由于受各種因素的影響，我國的柴油機研究還是落后于世界先進水平。對于一個連續(xù)體的求解問題，有限元法的實質(zhì)就是將具有無限多個自由度的連續(xù)體，理想化為只有有限個自由度的單元集合體，單元之間僅在節(jié)點處向連續(xù)，從而使問題簡化為適合于數(shù)值求解的結構型問題，工 程設計人員使用這些系統(tǒng)，就可以高效而正確合理地確定最佳設計方案。連桿是內(nèi)燃機中承受負荷最嚴重的零件之一，工作時同時承受著活塞傳來的氣體壓力、往復慣性力和它本身擺動時所產(chǎn)生的慣性力的作用，這些力的大小和方向周期性變化。s Degree Design Of 4110 Diesel Engine Linkage and Finite Element Analysis Candidate: Specialty: Vehicle Engineering Class: B0710 Supervisor: Lecturer. Heilongjiang Institute of Technology 外文封面示例Times New Roman 體，字號與中文對應 外文封面示例Times New Roman 體，字號與中文對應 I 摘 要 本文 以 4110 柴 油機 的相關參數(shù)作為參考， 對四缸 柴 油機的連桿進行了結構設計 和尺寸 計算，并對 連桿進行了 運動學和動力學的理論分析 ，最后運用 Pro/E 進行三維建模運用 ANSYS 進行了有限元分析 。 tension, pression conditions were the force calculation, and then link into ANSYS threedimensional geometric model is defined in its properties, meshing, impose constraints and loads, and finally calculated to achieve the purpose of checking the strength rod Key words: Diesel engine； Connecting rod； Strength check； Pro/E； ANSYS 外 文摘要示例 目 錄 摘要 ................................................................... Ⅰ Abstract ...................................................