1、 连杆课程设计连杆课程设计 说明书说明书 院 别： 能源与动力工程学院 专 业： 热能与动力工程 班 级： 节能 1202 姓 名： 学 号： 指导教师： 2016 年 1 月 第 1 页 目录目录 前言 . 2 一、连杆概况 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 1、连杆的结构特点. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 2、工作工作环境 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 3、连杆设计要求 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 二、三维建模 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 三、基于 ANSYS 对连杆有限元分析 错误错误!未定义书签。未定义书签。 2、导入连杆三维模型 错误错
2、误!未定义书签。未定义书签。 3、网格划分. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 4、 设置载荷和约束 错误错误!未定义书签。未定义书签。 5、求解及结论分析. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 四、总结. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 第 2 页 前言前言 随着汽车的发展与普及，我们对汽车性能的要求也随之提高。连杆作为发动机活塞运动的主要部件， 它是承受强烈冲击力和动态应力最高的动力学负荷部件，其在工作中承受着急剧变化的动载荷，再加上连 杆的高频摆动产生的惯性力,会使连杆杆身发生形变，轻则会影响曲柄连杆机构的正常工作,使机械效率下 降。重则会破坏活塞的密封性能，使排放恶化，甚至造成活
3、塞拉缸、拉瓦，使发动机无法正常工作。因此 对其刚度和强度提出了很高的要求。为了保证连杆的疲劳强度， 要求连杆的材料要具有良好的综合力学 性能及工艺性能，以往连杆材料几乎普遍采用碳素调质钢和合金调质钢，20 世纪 70 年代由于石油危机， 为节省能源，欧美 和日本开始大量应用非调质钢，并取得很大的进展。20 世纪 80 年代以来，由于采用粉 末锻造法大批量生产的粉锻连杆具有力学性能优、尺寸精度高、质量较轻及质量偏差很小等特点，因而相 继在发达国家快速发展，逐渐取代铸造和锻造连杆 。而高密度烧结法制造连杆也快速发展，并具有良好 的力学性能。 一一、连杆概况、连杆概况 1、连杆的结构特点连杆的结构特
4、点 连杆的作用是传递活塞与曲轴间的作用力,并将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动, 连杆应保证足够的强度和刚度。 发动机连杆为模锻件，由连杆小头、杆身和连杆大头三部分 组成。连杆大头是分开的，一半为连杆盖，另一半与杆身为一体，通过连杆螺栓连接起来。 连杆大头孔内分别装有轴瓦。由于连杆体与连杆盖的结合面是与大、小头孔中心连线倾斜， 故称为斜剖式连杆。连杆小头装有青铜衬套，通过活塞销与活塞连接连杆大头是可分开式， 内装半圆形轴瓦，大头与曲轴连杆轴连。 （1）连杆小头 连杆小头与活塞销连接呈浮式结构，发动机工作时活塞销与连杆小头可 以相对自由转动，因此沿销的长度方向和圆周方向的磨损比较均匀。为提高摩
5、擦副的耐磨性， 连杆小头内孔压入青铜衬套。青铜衬套分为两段，分别从小头的两端压入。小头的顶上有一 个集油孔，当曲轴旋转时，激溅起来的机油甩到活塞内腔的顶部，冷却活塞后，落下一部分 通过集油孔聚集并流入连杆的小头内孔润滑活塞销。 （2）杆身 发动机为了在最小质量时最大的强度和刚度，连杆杆身断面加工成“工”字 第 3 页 形。 （3）连杆大头 连杆通过大头与曲轴上的连杆轴颈相连，连杆大头为分形式，采用简单 的平口结构形式。 2、工作工作环境工作工作环境 连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此， 连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力
6、。连杆的主要损 坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的 工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能;又要求具有足够的钢性和韧性。 所以传统连 杆加工工艺中其材料一般采用 45 钢、40Cr 或 40MnB 等调质钢，硬度更高。 3、连杆设计要求连杆设计要求 连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，因此，在设计时应首先保证连 杆具有在足够的疲劳强度和结构钢度。如果强度不足，就会发生连杆螺栓、大头盖或杆身的 断裂，造成严重事故，同样，如果连杆组刚度不足，也会对曲柄连杆机构的工作带来不好的 影响。所以设计连杆的一个主要要求是在尽可能轻巧的结构下保证足够的刚度和强度。为此， 必须选用高强度的材料；合理的结构形状和尺寸。 二、三维建模二、三维建模 1 1、 二维图二维图纸纸：对模型结构进行分析，了解每一部分所表达的形状。 第 4 页 图 1 2、 CATIA 建模建模 利用 CATIA 对连杆进行三维实体建模，过程与结果
