第八章连杆组课件.ppt

一、计算目的及内容 对淮海发动机厂所设计的HH471QE汽油机连杆进行有限元分析评估，并初步估算该连杆的疲劳寿命。 对连杆进行有限元静力分析，考虑预紧工况和拉伸、爆压工况。计算的发动机工作状态为转速是5300rpm。 二、连杆有限元计算 (1)实体模型: 采用三维实体建模，连杆螺栓和曲轴则根据刚度等效原则简化。 (2)结构离散: 采用四节点四面体剖分网格 (3)边界条件: 如下： 二、连杆有限元计算 载荷边界 预紧工况；拉伸工况；压缩工况 三、连杆计算结果 拉伸最大主应力迹线图：拉伸时，大头区连杆螺栓沉孔根部的最大主应力比较大，螺母处的应力达到225.2 MPa；小头过渡弧处的最大主应力为150.3 MPa；小头内侧的最大主应力达173.8 MPa。 三、连杆计算结果 拉伸等效应力图:大头区连杆螺栓沉孔根部的等效应力比较大，螺栓帽处的应力达到333.9 MPa；小头处的最大等效应力为160MPa，位置在小头孔内表面。 三、连杆计算结果 压缩最小主应力；爆压工况下，在螺栓沉头孔根部部位的最小主应力比较大，螺栓帽处的应力为-273MPa。应力值有点偏大。在连杆小头承压部位，应力达到-245.9MPa。杆身区的最大应力为-272.5MPa。 三、连杆计算结果 压缩等效应力；爆压工况，螺栓沉头孔根部部位的等效应力比较大，螺栓帽处的应力为276.7 MPa。应力值有点偏大。在连杆小头承压部位，应力达到224.5 MPa。杆身区的最大等效应力为274.8MPa。 三、连杆计算结果 拉伸变形；拉伸工况下，连杆小头孔横向变形收缩0.0286mm;连杆小头孔横向收缩小于57.26%的平均轴套间隙。纵向变形拉长0.0304mm 根据《内燃机设计》（P220），衬套内孔与活塞销之间的间隙约为0.0004~0.0015d（d为活塞销直径，活塞销直径为18mm）；活塞销的最大变形量小于（0.02~0.05mm），则0.02863?0.05=57.26%。 三、连杆计算结果 压缩变形：压缩时小头孔横向变形增宽0.00127mm， 纵向变形加长0.01226mm；大头孔纵向收缩小于0.00487mm，其相对间隙小于允许的连杆轴瓦的相对间隙值（0.7~1.0‰） 四、连杆寿命估算 连杆受力谱 连杆材料S-N曲线 连杆寿命初步估算为9.0e5次 结论：连杆大头螺栓沉孔部位安全系数偏低（1.6）安全系数为2。连杆需要改进。 五、连杆螺栓有限元分析计算 三维建模 四节点四面体单元 边界条件 六、连杆螺栓有限元计算结果 拉伸最大主应力 拉伸等效应力 拉伸变形 最大等效应力608MPa小于强度极限 第六节 有限元法在连杆计算中的应用 第二节 连杆的结构型式与结构设计 二、连杆小头结构设计 第二节 连杆的结构型式与结构设计 二、连杆小头结构设计 第二节 连杆的结构型式与结构设计 二、连杆小头结构设计 第二节 连杆的结构型式与结构设计 四、连杆大头结构设计 第二节 连杆的结构型式与结构设计 四、连杆大头结构设计 斜切口连杆 可加大曲柄销的直径 0.67一0.80D 只能采用螺钉或螺柱，这位螺钉距离有所增加，连杆体有所削弱，而且这杆螺钉承受了剪切力 斜角一般在30一60之间 斜切口的方向与曲轴转向有关保持较好的液体润滑 ~ 第二节 连杆的结构型式与结构设计 四、连杆大头结构设计 斜切口连杆 * 第八章 连杆组 连杆组的工作情况与设计要求 连杆的结构型式与结构设计 连杆材料与强化工艺 连杆螺栓设计 连杆强度计算 有限元法在连杆计算中的应用 教学内容 第八章 连杆组 教学目的 了解连杆组的工作情况和设计要求 了解连杆的结构型式 掌握连杆大头、小头、杆身的结构设计， 了解V型内燃机连杆的设计 掌握连杆材料与强化工艺 掌握连杆螺栓的设计 掌握连杆强度的计算 了解连杆组有限元分析方法 第八章 连杆组 第一节 连杆组的工作情况与设计要求 一、工作载荷 纵向载荷：燃气作用力和曲柄连杆机构中往复惯性力引起； 横向载荷：连杆杆身复合运动引起； 小头衬套压入静载荷； 连杆螺栓静载荷。 第一节 连杆组的工作情况与设计要求 二、满足的要求 首先保证足够的疲劳强度和刚度 必须尽可能地减小重量 疲劳强度不足，会造成连杆杆身或螺栓断裂，造成整机破坏 刚度不足，会造成杆身弯曲变形及大头失圆变形，导致活塞、气缸、轴承及曲柄销偏磨，加大连杆螺栓附加弯矩 第二节 连杆的结构型式与结构设计 一、基本结构 (1)普通连杆：直列、V型内燃机 优点：结构简单，互换性好，便于维修；杆身油路易安排 缺点：有错缸距，机体长度增加；错缸使隔板扭曲，刚度下降 (2)叉形连杆：V型