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498柴油机连杆的改进设计.pdf

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498柴油机连杆的改进设计.pdf

第期总第期年月车用发动机·设计计算·柴油机连杆的改进设计屠丹红,姜树李,鱼春燕江苏大学汽车学院,江苏镇江摘要对柴油机的连杆机构进行三维非线性有限元分析计算,找出其薄弱部位并对其进行改进设计,通过改进前后模型的计算结果比较,发现改进后模型既增强了薄弱部位的强度和刚度,又保证了往复质量增加不大。在模型分析中涉及到接触和疲劳问题。关键词有限元分析连杆疲劳强度应力分析中图分类号文献标识码文章编号一一一连杆是发动机的重要零部件之一,其工作的好坏直接影响到发动机的可靠性。本文针对增压柴油机连杆,通过有限元分析进行改进设计,提高了原连杆几处最薄弱截面处的安全系数。原机连杆模型原机连杆模型是用于非增压机型的,增压中冷以后,最高燃烧压力提高了,原连杆已不能正常工作,在连杆大头与杆身连接部位发生断裂。为了全面了解连杆断裂的原因,对原连杆进行有限元分析。为了提高计算模型的精度,对连杆体和连杆盖未做任何简化。计算模型包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓、螺母、小头衬套、大头轴瓦、活塞销和曲柄销见图。因为连杆组件为对称结构,所以只取一半进行分析。该模型采用高阶面体单元节点,,为提高网格质量,用软件对模型进行网格划分用面一面接触单元。和模拟连杆与连杆盖、轴瓦与曲柄销、衬套与活塞销之间的接触用单元模拟连杆螺栓的预紧力。为加速非线性计算的收敛速度,模型中轴瓦和小头衬套与连杆大小头孔之间的关系采用节点祸合的方式来模拟,并采用温差来模拟过盈量。整个模型单元数约为,节点数左右。力的边界条件取标定工况,某缸爆发时连杆承受最大压缩力,吸气行程开始时承受最大拉应力。其中包括惯性力、螺栓预紧力、轴瓦、衬套过盈力。图原连杆有限元模型位移边界条件在模型的对称剖分面上施加对称约束,为防止模型的刚性位移,在曲柄销中心节点上加全约束。用等效应力评估疲劳强度,一岩丫一,一’一’,式中应力为有效应力,。,。,。为主应力,平均有效和有效应力幅氏。为一岩一一岩一,式中,伪,山,氏分别为主应力的平均应力氏。,内。,。为主应力的应力幅。再用修正关收稿日期一一修回日期一一作者简介屠丹红一,女,浙江省玉环县人,硕士研究生,研究方向为内燃机连杆的有限元分析年月屠丹红,等柴油机连杆的改进设计系计算安全系数。经过软件后处理,得到连杆小头、连杆大头与连杆盖的安全系数云图见图和图。由图可见,连杆小头下部最小安全系数较小,最小只有在平面连杆小头与连杆杆身的

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