WP7国Ⅲ、国Ⅳ系列柴油机连杆设计

论文摘要

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。环保节能是现代汽车的发展方向,由此对发动机连杆的要求是,不仅要有足够的强度和刚度,而且要尺寸小、重量轻。为实现这一要求,现代汽车发动机及其零部件设计开发必须采用现代设计方法及技术。本文在WP7国Ⅲ、国Ⅳ系列柴油机连杆设计中,采用有限元分析技术,确定合理的连杆小头壁厚、连杆小头过渡圆角、连杆大头过渡圆角和连杆大头形式与连杆大头支撑面形式,从而做到既能提高连杆的刚度、强度,又能有效地控制连杆的重量。论文主要成果如下:1、针对柴油机连杆小头断裂问题,在WP7国Ⅲ、国Ⅳ系列柴油机连杆设计中,通过对不同的连杆小头壁厚和连杆小头过渡圆角进行有限元分析,发现当连杆过渡圆角为R65,小头壁厚为9mm时,其连杆小头安全系数达到2,满足设计要求;2、连杆大头采用半“工”字形结构时,其安全系数比连杆大头采用圆形结构提高40%以上,其重量也比圆形结构轻,“工”字形结构还能很好的控制大头孔的变形。而连杆大头支撑面采用半圆弧比直切口支撑面的安全系数有很大的提高;3、WP7国Ⅲ、国Ⅳ系列柴油机连杆杆身采用通用的“工”字形结构,RG安全系数大于1.5,连杆稳定性能满足工作要求。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景
• 1.1.1 发动机连杆结构设计分析技术现状
• 1.1.2 有限元技术的国内外研究现状
• 1.1.3 有限元分析的特点
• 1.1.4 有限元分析的典型步骤
• 1.2 本文研究的目的与意义
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 有限元基础
• 2.1 位移模式与形函数
• 2.2 几何方程
• 2.3
• 2.3.1 应力—应变方程
• 2.3.2 坐标变换
• 2.4 刚度矩阵
• 2.5 载荷列阵
• 2.6 用最小位能原理求节点位移
• 第三章 基于有限元分析的连杆设计
• 3.1 柴油机连杆的工作状况、设计要求和材料选用
• 3.2 WP7国Ⅲ、国Ⅳ系列柴油机连杆设计流程
• 3.3 基本尺寸参数的确定
• 3.3.1 连杆小头相关参数的确定
• 3.3.2 连杆大头相关参数的确定
• 3.3.3 连杆杆身相关参数的确定
• 3.3.4 连杆螺栓的确定
• 3.4 连杆的有限元分析
• 3.4.1 有限元模型的建立
• 3.4.2 连杆的载荷
• 3.4.3 载荷、约束等边界条件的加载
• 3.5 有限元分析结果
• 3.5.1 连杆主应力分布情况
• 3.5.2 连杆安全系数的确定
• 3.5.3 连杆小头结构形式及尺寸确定
• 3.5.4 连杆大头结构形式及尺寸确定
• 3.6 连杆设计结果
• 3.7 本章小结
• 第四章 连杆螺栓扭矩的计算
• 4.1 连杆螺栓工作载荷的确定
• 4.2 连杆螺栓、连杆大头刚度的计算
• 4.3 连杆螺栓拧紧转角的确定
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢