连杆分析-富奥零部件.docx

发动机连杆分析

Connectingrodanalysis

杨明彭卫国

（富奥汽车零部件股份有限公司吉林长春130033）

一摘要

连杆是发动机中传递动力的重要组件，它在工作中承受各种复

杂的、周期性变化的拉、压及惯性力等外载荷。此次分析的改进的连

杆，不但连杆的材料发生变化，由金钢变成了铝合金，而且省去了轴

瓦和衬套。本文将应用abaqus对改进连杆进行分析。

二前言

通过模拟标定工况和超速工况下的拉伸力和压缩力连杆受到的

载荷，得到连杆各个部位的应力应变的状态，找到我们设计时想要得

到的关键部位的应力应变状态，找到工况下的危险状态。

三计算分析

a.单位：

长度mm，力N，应力Mpa

b.材料参数：

零件名称材料弹性模量泊松比屈服极限强度极限

连杆盖Al-Si-Cu0.79e50.33350

连杆杆身Al-Si-Cu0.79e50.33350

螺栓30CrMnsi2.1e50.31000

c.计算工况

工况说明

拉伸工况1载荷1190.2N(转速为2300r/min)

拉伸工况2载荷2025.5N(转速为3000r/min)

压缩工况1载荷4896.6N(转速为2300r/min)

压缩工况2载荷4122.2N(转速为3000r/min)

d.网格

对连杆杆身和连杆盖采用C3D10M,对螺栓采用C3D8I，进行计算

以保证计算精度。根据模型尺寸适当选取单元尺寸，保证尺寸最小处

布置单元不小于3个，并且保证圆角、倒角部位和关键位置的单元尺

寸足够小，以增加精度。

图一连杆图红圈部分：为高应力峰值圆角半径处区域需加密划分

f:计算条件：螺栓预紧力为17100N

g:计算结果及分析

1.螺栓装配的工况

图二连杆总成装配完成时的应力状态，此时连杆盖和杆身主要受力来自螺

拴预紧力，大部分位置最大合应力不超过200Mpa。

2.超速工况下最大拉伸力的应力应变状态

图三超速工况下3000r/min时，受到最大的拉伸力2025N时的应力状态，

可以看到小头和杆身的连接处，有应力集中的情况（10Mpa左右），这是我们关注的拉伸情况的关键位置（灰色区域为30Mpa以上应力）

3.超速工况下最大压缩力的应力应变状态

图四标准工况下2300r/min时，受到最大的压缩力4896N时的应力状态，可

以看到大头，小头和杆身的连接处，有应力集中的情况，这是我们关注的压缩情

况的关键位置（灰色区域为30Mpa以上应力）。

4.最大拉伸力的工况下，出现了小孔的应力集中

图五在单独的拉伸力的作用下，小孔时小头孔最薄最薄弱的位置，而且

也是作为疲劳往复力的作用下的关键位置，要重点关注。

5.连杆大头和连杆盖接触应力云图

图六连杆盖和杆身接触面应力在最大拉力工况，保证最小的接触应力是

30Mpa，说明，加载的拧紧力距足够大，足以克服最大拉力，使连杆盖和杆身紧

密接触。大部分的接触区域都有足够大的接触应力，表明连杆与连杆盖在超速、

最大受拉工况下能可靠接触，由此可知，预计的拧紧力距已经足够大，可以作为

施加螺拴拧紧力距的参考依据。

6..螺拴截面应力

图七螺拴截面应力为365.1Mpa，远小于螺拴材料屈服极限850Mpa

计算结果

小头孔过渡部位

应力（Mpa）

大头孔过渡部

位应力（Mpa）

小头油孔

部位应力

（Mpa）

螺钉截面应力

（Mpa）

产品设计应

力要求（屈

服极限/安

全系数）

＜60-80＜60-80＜35＜491-590

拉伸工况1

185

111018

拉伸工况2

190151423

压缩工况1

360.2

10191

压缩工况2

365.115201

结论：

整个工况的连杆总成应力水平都没有超过屈服极限，但是因为是交变载荷，疲劳寿命要求关键部位的应力不能超过一定水平，根据疲劳分析方法，做进一步

的计算。