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内燃机连杆的强度分析与有限元分析

发布于:2015-12-20 14:35
连杆强度分析

      连杆作为内燃机最重要的零件之一,在工作中承受着急剧变化的动载荷,若其强度不够,就会影响内燃机的正常工作,甚至发生严重事故,因此对其强度提出了很高的要求。
      以往的连杆的结构设计靠经验及参考资料,其尺寸较难把握,通常不是选得过大就是过小,从而导致结构的不经济或不安全。另外,无法找出造成不安全的根源,不能从积极方面对结构进行改进,给出提高结构安全性和可靠性的有效措施。为克服这些弊端,采用SolidworksApp对内燃机连杆进行三维实体建模,用ANSYSApp对连杆进行有限元分析。根据分析的结果,从应力云图来获取在危险工况下连杆应力的分布情况,从而计算出连杆的安全系数。该方法缩短了连杆的设计周期,提高了连杆结构设计的合理性。
      连杆材料为35CrMoA,该材料的性能参数:强度极限985 MPa,屈服极限835 MPa,弹性模量E=201 GPa,泊松比0.28。
      连杆组件包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓、小头衬套和连杆轴瓦,它们合成一个整体连接着活塞销和曲柄销。活塞的往复运动经过连杆和曲拐变成曲轴的旋转运动,因而连杆组件主要承受缸内气体作用力和惯性力。经分析,连杆的最大载荷出现在进汽冲程的上止点附近(产生最大拉应力)和膨胀冲程上止点附近(产生最大压应力),因此选取连杆的这两个位置进行静力计算及应力分析。
      工况1:当活塞位于进气冲程上止点时,连杆处于最大受拉工况,此时,连杆受活塞组的惯性力作用、连杆自身的摆动惯性力、连杆小头衬套和大头轴瓦的径向装配压力和连杆大头所承受的螺栓预紧力。
      工况2:当活塞位于膨胀冲程上止点附近时,连杆处于最大受压工况,此时,连杆载荷有活塞组的惯性力、连杆自身的摆动惯性力、小头上承受的燃气压力、连杆小头衬套和大头轴瓦的径向装配压力和连杆大头所承受的螺栓预紧力。
      经有限元分析计算,在转速为1500 rpm时,连杆在工况1工作时,小头孔上部受最大拉伸载荷,其值为15742N;连杆在工况2工作时,小头孔下部受最大压缩载荷,其值为129858 N。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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