1、 机械工程学院毕业设计（论文）机械工程学院毕业设计（论文） 题 目： 基于有限元连杆受力分析 专 业： 车辆工程 目录目录 1 引言 1 1.1.论文研究目的、现状及意义 1 1.1.1 论文研究的目的和意义 . 1 1.1.2 发动机连杆研究现状. 1 1.1.3 论文研究的意义. 2 1.2 论文研究主要内容 2 1.3 发动机连杆运动分析 2 1.4 发动机连杆的三维模型建立 2 2 基于 ANSYS 发动机连杆的有限元分析 3 2.1 ANSYS 的简介. 4 2.2 汽车连杆的三维实体建模. 5 2.2.1 连杆杆身以及小头结构的三维实体建模. 5 2.2.2 连杆大头结构的三维实体
2、建模. 5 2.2.3 机体组子结构的三维实体的建模. 6 3 连杆 ANSYS 有限元分析 7 3.1 启动 ANSYS. 7 3.2 导入连杆组建到 ANSYS. 8 3.3 进行网格的添加 8 3.4 载荷的施加 11 3.5 求结果操作 . 13 3.6 改进办法 . 18 小结. 18 致谢. 19 参考文献. 20 1 基于汽车连杆的有限元分析 摘要：目前连杆的计算强度都是采取有限元分析的方法进行的。本文将对捷达 EA113 汽油 发动机连杆作为研究对象，模拟汽车发动机的工作情况，推算出连杆在汽车发动机工作时，可 能会出现的最大载荷，并模拟于 Ansys 有限元分析软件，对其进行合
3、理的力学分析。并借助 Pro/Engineer 软件对其进行了绘图。同时，通过对连杆进行有限元的分析，我们可以更清楚的 了解到连杆在工作的过程中可能会出现的断裂等危险情况。所以，为了提高连杆的强度和刚度， 我们不能简单的依靠增大尺寸。因为连杆的重量的增加也会导致其惯性力的增大，所以我们设 计的总体要求就是在减轻结构的条件下提高足够的刚度和强度！利用 Ansys 软件的 Mechanical APDL 模块进行有限元分析得出相关的力学数据。 关键字：汽油机发动机连杆、运动学、有限元分析、Ansys Mechanism 1 1 引言引言 近半个世纪来，随着计算机技术的快速发展以及其广泛的应用和有线
4、元理论的不断完 善，出现了许多的有限元软件。例如 ANSYS,ALGOR 等等。 ANSYS 作为一款大型的有限元分析软件，在各个领域得到了充分的应用，能够进行结构 热流体电磁以及人体力学等方面有诸多的应用。 而 Pro/ENGINEERCATIA 等三维软件 则广泛的应用在机械制造汽车船舶土木工程铁路等领域。ANSYS 是第一个通过 IOS9001 质量认证的大型有限元分析软件， 是美国机械工程师协会的标准分析软件也是近 20 种专业技术协会认证的标准分析软件。 1 1.1.1.1.论文研究目的、现状及意义论文研究目的、现状及意义 1.1.11.1.1 论文研究的目的和意义论文研究的目的和意
5、义 连杆机构作为发动机动力推进系统的重要组成部分，了解其运动学和动力学特性，有利 于更深刻的认识发动机的工作过程、同时也可以在减轻连杆质量的同时提高其刚度和强度。 设计合理的结构和尺寸，所以我们需要用其 ANSYS 有限元分析的软件对其进行生产前的分 析，使我们设计的产品更加的合理可靠。 1.1.2 1.1.2 发动机连杆研究现状发动机连杆研究现状 连杆在汽车的运动的过程中将活塞上所受到的力传递给曲轴变成转矩， 维持发动机不断 的工作。目前，我国的发动机连杆的制造技术与国外相差不大，但是我国在连杆的高强度， 低重量的方面与国外还有较大的差距。 2 1.1.3 1.1.3 论文研究的意义论文研究
6、的意义 伴随近年来计算机技术的飞速发展，大内存、高处理速度计算机的普及， 计算机建模 软件功能也日益完善和强大，使得建立复杂三维实体模型、基于三维有限元模型进行有限元 分析成为可能，为整个产品的制造缩短了其制造的时间和成本。通过有限元软件的分析，使 我们需要进行的数学分析大为简化。 因此，在先进的计算机软、硬件技术成熟的条件下，跟随时代的发展，适时的将它们应 用于发动机的研究，既具有现实意义，且符合时代发展趋势。 1.2 论文研究主要内容 本文以捷达 EA113 发动机连杆为研究对象，借助主流软件 Pro/ENGINEER 对其进行了三 维建模，并在建模之后利用 ANSYS 软件对其进行了有限元分析。具体工作如下： (1) 利用软件 Pro/ENGINEER 建立连杆的三维模型，包括连杆的大头，杆身和连杆小头 结构等，全面深入地了解发动机连杆的结构特点并以此为基础完成发动机连杆的有限元分 析； (2) 利用 ANSYS 软件对发动机连杆进行力学分析，并录制视频动画有效观察，同时对有
