9224 低速机连杆有限元计算方法研究(周晓燕).pdf

2016 年10 月 上海 中国内燃机学会第九届学术年会 低速机连杆有限元计算方法研究 周晓燕，李晓波，王贵新 （哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001） 摘要：本文采用ANSYS软件对某型低速柴油机最大爆发压力工况下的连杆进行了整体强度分析和接触分析。在整体强度 分析中采用不同的约束方法对其进行计算，对比了不同的约束方法对计算结果的影响。在接触分析中考虑了小端衬套和 大端轴瓦过盈量及螺钉预紧力的影响。最后通过对不同约束情况下计算结果的对比和不同加载方式情况下计算结果的对 比，定性分析了这几种方法的精确性，总结了不同计算方法存在的问题及应用场合。 关键词：连杆；有限元；接触分析；方法对比 柴油机运行过程中连杆承受着燃气压力、惯性力 （1）模型简化 的共同作用，工作环境十分恶劣，必须具有良好的机 在对连杆整体进行简化时要慎重，否则对其进行 械性能。对连杆静强度的分析可以分为两种方法，一 的计算便没有实际意义了。考虑到工程实际，螺栓预 种是将连杆各个组件简化为一整体进行有限元分析， 紧力一般足够大以便于能够使端盖与连杆体牢固连 另外一种是对由各个零件安装构成的连杆组件进行有 接，连杆杆身与大小端盖在发动机正常运行过程中均 限元接触分析。这两种方法根据约束及加载方式的不 应处于良好接触状态，因此对模型进行这样的简化： 同又各自分为不同的情况。本文针对某型低速柴油机 在计算分析中将连杆与大小端盖固结为一体，从而简 [1] 连杆计算时不同的简化方式展开研究，探讨不同的简 化计算又不会对结果有太大影响 ，图 1.1 为建立的 化方法对计算结果的影响。 Pro/E 环境下连杆简化三维模型图。 （2 ）连杆整体网格划分 1 连杆整体有限元分析 由于连杆结构复杂本论文采用自由网格划分方 法，单元选用10 节点187 单元。由于计算模型复杂， 将连杆组件的各个零件固结简化为连杆整体进行 本论文采用自由网格划分的方法，网格划分后连杆模 有限元分析是现今常用的复杂连杆静强度分析方法。 型如图1.2 所示。 由于这种方法对计算机性能要求较小，计算量相对较 小而被广泛采用。 1.1 有限元分析前处理 图1.2 连杆整体网格划分图 1.2 载荷加载和约束 作用于连杆上的载荷是非常复杂的，根据资料介 绍：连杆大小端孔的载荷沿轴线方向按二次抛物线分 布，在最大压缩工况时连杆大小头孔的载荷均沿孔的 图1.1 Pro/E 环境连杆简化三维模型图 [2] 圆周方向在 180 度范围内按余弦分布 。也有资料显 作者简介：周晓燕（1990 －），女，硕士研究生，研究方向：动力机械性能与结构。