连杆的有限元分析

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1、北京工商大学毕业论文（设计）目录第一章序言11.1课题研究的目的和意义11.2课题的分析11.3研究内容2第二章有限元的基本原理及其应用52.1有限元分析概述52.2有限元分析的优缺点62.2.1有限元法的优点62.2.2有限元分析的缺点7第三章连杆的工作条件及载荷的确定83.1.连杆的结构和布置83.2柴油机一般采用斜连杆的原因103.3连杆的工作条件及受力113.4连杆的材料及制造工艺12第四章连杆的建模164.1SolidWorks软件介绍164.1.1概述164.1.2SolidWorks软件的特点17

2、4.1.3SolidWorks软件的应用184.2连杆模型的建立184.2.1创建连杆的几何模型194.2.2连杆的力学模型的建立33第五章计算结果及其分析415.1最大拉伸情况的结果与分析415.1.1连杆受拉时应力结果415.1.2连杆受拉时应变结果425.1.3连杆受拉时位移结果445.2最大压缩情况的结果与分析455.2.1连杆受压时应力结果455.2.2连杆受压时应变结果465.2.3连杆受压时位移结果475.3分析总结47引用文献50附录(英文翻译)5260北京工商大学毕业论文（设计）第一章序言1.

3、1课题研究的目的和意义连杆是发动机中传递动力的重要零件，它把活塞的直线运动转变为曲轴的旋转运动，并将作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作过程中要承受装配载荷（包括轴瓦过盈及螺栓预紧力）和交变工作载荷（包括气体爆发压力及惯性力）的作用，工作条件比较苛刻。现代汽车正向着环保节能方向发展，这就要求发动机连杆在满足强度和刚度的基础上，应具有尺寸小、重量轻的特点。本文通过SolidWorks这个三维制图软件制作连杆的三维模型，然后通过COSMOSWorks软件，对连杆模型进行网格划分、加载和约束的处理，然后再进

4、行计算分析，得出柴油机连杆在受拉和受压的两种工况下的应力、应变等分析结果。为连杆的设计和制造提供了一定的数据资料，具有一定程度的工程实用价值。近几年，随着我国汽车工业的高速发展以及对环境保护工作的日渐重视，参照国外先进机型设计开发并引进关键的生产制造技术是目前迅速提高我国内燃机制造及开发水平有效措施。在人们普遍重视的汽车各种性能指标中，发动机的性能显得尤为重要。现在，我国各大汽车集团的主机厂发动机锻钢连杆制造技术与国外差距不大，不论从锻件的强度，表面强化技术，还是尺寸精度及产品的稳定性方面，都接近国外发达国家的

5、水平，但在连杆轻量化方面，我国还相当落后。因此，对连杆进行三维建模及有限元分析具有其积极的意义。随着计算机技术的迅速发展，特别是有限元方法和分析软件的日益成熟，在连杆等发动机零部件的研制开发工作中，对其进行计算机数值模拟己成为辅助设计的重要手段。1.2课题的分析连杆是发动机的主要运动受力元件之一，它在工作中所受的各种外载荷复杂且作周60北京工商大学毕业论文（设计）期性变化。而且，即使是同一类型的连杆，每根连杆的物性参数、几何形状也存在差异。因此，在分析连杆的应力和应变时，要考虑这些不确定的因素，才能得到更符合实

6、际的结果。目前，随着计算机技术的迅猛发展，有限元法己日趋成熟实用，所应用的领域越来越广并发挥出越来越重要的作用。此方法已成为工程技术领域不可缺少的一个强有力的计算分析工具，其在发动机零部件的设计分析中的应用亦有了很大的进展。其中研究连杆的应力、应变时，目前最常用的方法是有限元方法。要进行有限元分析，首先要建立三维实体模型。本文采用Solidworks进行建模。Solidworks是第一个在Windows操作系统下开发的三维CAD系统，包含了CAD/CAM/CAE功能的集成化软件，全面满足设计，分析，制造，产品数

7、据管理的一体化要求。其基本设计流程为“实体造型(零件)—虚拟(装配体)—二维图纸(工程图)”。COSMOSWorks是一种基于有限元分析技术的设计分析软件，是SARC公司工程分析软件产品之一。SRAC公司成立于1982年，是将有限元分析带入到桌面计算的先驱。1995年SARC公司与SolidWorks公司合做开发了COSMOSWorks软件，从而进入了工程界主流有限元分析软件的市场。1.3研究内容随着汽车工业制造技术的发展，对于汽车发动机的动力性能及可靠性要求越来越高，而连杆的强度、刚度对提高发动机的动力性及可

8、靠性至关重要，因此国内外各大汽车公司对发动机连杆用材料及制造技术的研究都非常重视。首先，本课题通过查阅收集国内外连杆的相关资料，了解该领域的研究动态。使我对连杆的结构、连杆的材料、连杆的制造工艺、以及连杆的发展趋势都有了一定程度的了解。连杆在发动机中直接与活塞销、曲柄销连接，通过弹性接触传递力的关系，所以，连杆的受力情况与活塞销、曲柄销有极大的关系。本论文对分析对象与别的构件间的接触问