【正文】 查《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，目前常用的值在范圍內(nèi)。噴丸強(qiáng)化是提高連桿抗疲勞性能的有效方法，該技術(shù)在國(guó)外早已得到廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)一些軍工企業(yè)和先進(jìn)廠家也得到逐步采用，噴完處理后連桿表層會(huì)產(chǎn)生劇烈塑性變形，使晶體點(diǎn)陣發(fā)生畸變，表層行成高密度的位錯(cuò)纏結(jié)從而達(dá)到強(qiáng)化的目的。 強(qiáng)化處理工藝連桿模鍛，在機(jī)械加工前應(yīng)經(jīng)調(diào)制質(zhì)處理，以得到較高的綜合機(jī)械性能，既強(qiáng)又韌。連桿材料一般采用中碳鋼和中碳合金鋼，如45鋼、40CRr等。44重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 連桿參數(shù)設(shè)計(jì)及校核重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 連桿參數(shù)設(shè)計(jì)及校核 2 連桿參數(shù)設(shè)計(jì)及校核本課題所設(shè)計(jì)的6108柴油機(jī)基本參數(shù)如表21所示。優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義在于在滿足連桿基本的強(qiáng)度剛度的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，從而使連桿可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面獲得提升，自身質(zhì)量更小，使其工作更加高效，滿足工業(yè)發(fā)展的日益需求。連桿工作情況將直接影響內(nèi)燃機(jī)整體性能，由其“蝴蝶效應(yīng)”帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失是不可估量的。汽車工業(yè)的發(fā)展首先應(yīng)該是內(nèi)燃機(jī)性能的提高和改善，其建立在內(nèi)燃機(jī)各部件性能和使用壽命不斷提高的基礎(chǔ)上的。 本課題研究方向及意義內(nèi)燃機(jī)是現(xiàn)代機(jī)械的動(dòng)力源泉，現(xiàn)廣泛用于各種交通工具上。CATIA V5R20作為CATIA產(chǎn)品系列，具有良好的開(kāi)放性和協(xié)同性，其內(nèi)容有：配置、二維草圖的繪制、零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)、自由曲面設(shè)計(jì)、IMA造型設(shè)計(jì)、工程圖設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、高級(jí)渲染、DMU電子樣機(jī)、模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、結(jié)構(gòu)分析等。連桿不僅是傳力構(gòu)件也是運(yùn)動(dòng)件，不能只靠加大尺寸來(lái)改變承載能力，要從材料選用、構(gòu)形設(shè)計(jì)、熱處理、表明強(qiáng)化等方面采取措施進(jìn)行優(yōu)化。連桿結(jié)構(gòu)如圖11所示。兩種彎曲都會(huì)給桿身以附加彎曲應(yīng)力。最大拉伸載荷出現(xiàn)在進(jìn)氣沖程開(kāi)始的上止點(diǎn)附近，最大壓縮載荷出現(xiàn)在膨脹沖程開(kāi)始的上止點(diǎn)附近。連桿的工作條件要求連桿具有較高的強(qiáng)度和抗疲勞性能，又要求具有足夠的剛性和韌性。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過(guò)量變形。因此，連桿在一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作。連桿由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸瓦等零件組成，連桿體與連桿蓋分為連桿小頭、桿身和連桿大頭。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄6108柴油機(jī)連桿的優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄摘 要 IABSTRACT II1 緒 論 1 連桿簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)要求 1 連桿簡(jiǎn)介 1 設(shè)計(jì)要求 2 CATIA簡(jiǎn)介 2 本課題研究方向及意義 2 本章小結(jié) 32 連桿參數(shù)設(shè)計(jì)及校核 4 材料選擇及強(qiáng)化處理 4 連桿材料的選擇 4 強(qiáng)化處理工藝 4 連桿主要尺寸參數(shù)的設(shè)計(jì) 4 連桿長(zhǎng)度L 4 連桿小頭設(shè)計(jì) 5 連桿襯套設(shè)計(jì) 6 連桿桿身設(shè)計(jì) 6 連桿大頭設(shè)計(jì) 7 連桿螺栓設(shè)計(jì) 8 連桿小頭的強(qiáng)度計(jì)算 9 9 連桿小頭軸承的比壓校核 13 連桿小頭的疲勞安全系數(shù) 13 連桿小頭橫向直徑減少量 14 連桿桿身的強(qiáng)度計(jì)算 14 14 連桿中間截面的應(yīng)力和安全系數(shù) 15 17 強(qiáng)度計(jì)算假設(shè) 17 連桿大頭蓋受力 18 連桿大頭橫向直徑減少值 20 20 連桿螺栓的受力 20 螺紋所受拉應(yīng)力 20 螺栓安全系數(shù) 21 本章小結(jié) 223 連桿三維模型的建立 23 連桿的建模思路 23 連桿的建模過(guò)程 23 連桿體的建立 23 連桿襯套、連桿大頭蓋、螺栓、軸瓦 30 連桿裝配思路 31 連桿的裝配 31 本章小結(jié) 334 連桿的有限元分析 34 有限元分析思路 34 連桿材料的選擇 34 網(wǎng)格的劃分 35 檢查模型 35 添加連接和設(shè)置邊界條件 36 添加連接 36 邊界條件 36 施加載荷、計(jì)算模型、生成應(yīng)力圖 36 38 40 本章小結(jié) 405 結(jié)論 41參考文獻(xiàn) 42致謝 43附錄 44附件：連桿二維零件圖和裝配圖 44 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論1 緒 論 連桿簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)要求 連桿簡(jiǎn)介連桿在發(fā)動(dòng)機(jī)中起到的作用十分重要，是一個(gè)不可或缺的部件。它將活塞往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在活塞和曲軸之間傳遞作用力以輸出功率。連桿在工作中，除承受活塞傳來(lái)的氣體作用力外，還有活塞組和連桿小頭的往復(fù)慣性力以及連桿本身繞活塞銷座變速擺動(dòng)的慣性力。它既受交變的拉壓應(yīng)力、又受彎曲應(yīng)力。通常疲勞斷裂的部位是在連桿上的三個(gè)高應(yīng)力區(qū)域。連桿的基本載荷是拉伸和壓縮。此外，由于連桿是一細(xì)長(zhǎng)桿件，在壓縮載荷作用下，還會(huì)引起平行和垂直于曲軸軸線平面內(nèi)的彎曲。連桿擺動(dòng)的角加速度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而產(chǎn)生的慣性力矩，也使連桿承受附加彎矩。 1—連桿襯套 2—連桿小頭 3—連桿桿身 4—連桿螺栓 5—連桿大頭 6—連桿軸瓦 7—連桿端蓋 8—連桿軸瓦凸鍵 9—連桿軸瓦定位槽 圖11 連桿結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)要求 查《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，連桿的設(shè)計(jì)要求為：（1） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，可靠耐用；（2）在保證具有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能的減輕重量，以降低慣性力；（3）盡量縮短長(zhǎng)度，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的總體尺寸和總重量；（4）大小頭軸承工作可靠，耐磨性好；（5）連桿螺栓疲勞強(qiáng)度高，連接可靠；（6)易于制造，成本低。 CATIA簡(jiǎn)介CATIA是法國(guó)達(dá)索飛機(jī)公司開(kāi)發(fā)的CAD/CAM軟件，其強(qiáng)大的曲面設(shè)計(jì)在飛機(jī)、汽車、輪船等領(lǐng)域有很高的知名度，它的曲面造型功能體現(xiàn)在提供了豐富的造型工具來(lái)支持用戶的造型需求，能滿足特殊行業(yè)對(duì)曲面光滑性的苛刻要求。本設(shè)計(jì)將采用CATIA V5R20進(jìn)行三維模型的創(chuàng)建和有限元分析。連桿是內(nèi)燃機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)件之一，主要實(shí)現(xiàn)力和功率的傳遞。當(dāng)前工業(yè)發(fā)展要求內(nèi)燃機(jī)在有足夠的強(qiáng)化程度上，轉(zhuǎn)速和功率有較大提高，可以預(yù)見(jiàn)各部件特別是連桿的工作壞境將變得更加惡劣。在追求利益最大化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的今天，連桿面臨的最大問(wèn)題是結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的問(wèn)題，本課題的研究方向在于采用CATIA軟件對(duì)連桿進(jìn)行有限元分析，得出如應(yīng)力分布、最大應(yīng)力點(diǎn)等連桿工況的信息，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)分析，從而進(jìn)一步完成優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本章小結(jié)本章內(nèi)容為緒論內(nèi)容，對(duì)連桿、課題意義和有限元軟件CATIA等內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，為連桿參數(shù)的設(shè)計(jì)做鋪墊，并指明了本課題大致內(nèi)容。缸徑行程（mm)108125活塞總排量（L）壓縮比:1標(biāo)定功率/轉(zhuǎn)速（kw/r/min)92/2200外形尺寸（長(zhǎng)寬高）（mm)11398001334 表21 6108型柴油機(jī)基本參數(shù) 材料選擇及強(qiáng)化處理 連桿材料的選擇 由于連桿的工作環(huán)境惡劣，連桿材料的選擇就是在保證結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有較高強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，有足夠的剛性和韌性。本設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)為中小功率發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)合實(shí)際情況，連桿材料采用45鋼即符合要求。為了提高連桿的疲勞強(qiáng)度，不經(jīng)機(jī)械加工的表面應(yīng)經(jīng)過(guò)噴丸處理。另外連桿還必須進(jìn)行磁力探傷檢驗(yàn)，以求工作可靠。曲柄連桿比一般較大，這樣可以使柴油機(jī)機(jī)體高度降低，質(zhì)量減小，而且越大意味著連桿長(zhǎng)度越小，可以節(jié)約材料，降低成本。參照原機(jī)為直列式內(nèi)燃機(jī)，查《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表，的高速機(jī)推薦，本設(shè)計(jì)選擇曲柄連桿比為，已知活塞沖程，所以行程，取 查《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表81，連桿主要參數(shù)比例值如表21所示。連桿小頭的結(jié)構(gòu)形式取決于活塞銷的尺寸及其固定形式，一般情況下浮式活塞銷應(yīng)用最廣泛，連桿小頭多為薄壁圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其形狀簡(jiǎn)單，重量輕，受力后應(yīng)力分布比較均勻，多用于小型高速柴油機(jī)上，本次設(shè)計(jì)即采用此種結(jié)構(gòu)，并用空心銷固定。 實(shí)踐表明，連桿小頭到桿身的過(guò)渡部分是薄弱部位，該處的應(yīng)力集中較大。查《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，時(shí)，（D表示氣缸缸徑，d表示襯套內(nèi)徑），取；（為連桿小頭襯套厚度），取小頭襯套厚度；則小頭內(nèi)徑d+2，取；（表示小頭外徑），??；，取小頭寬度連桿小頭設(shè)計(jì)參數(shù)如表22所示。