连杆课程设计说明书

1、 连杆课程设计说明书院 别： 能源与动力工程学院 专 业： 热能与动力工程 班 级： 新能源1002 姓 名： 学 号： 指导教师： 潘剑锋 2021年 1月 前 言 随着生活水平的提高，人们为了出行方便，汽车的性能要求也越来越高。而提高发动机性能，一方面可以降低噪音，增强发动机效率；另一方面也可以节约能源，有利于环保。连杆作为发动机活塞运动的主要部件，它把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体，连杆在工作过程中始终承受着剧烈的动载荷作用。这就对其性能有极高的要求。而连杆的强度与任性也是决定发动机性能的因素之一。 为了保证连杆的疲劳强度， 要求连杆的材料

2、要具有良好的综合力学性能及工艺性能。以往连杆材料几乎普遍采用碳素调质钢和合金调质钢，20世纪70年代由于石油危机，为节省能源，欧美 和日本开始大量应用非调质钢，并取得很大的进展。随着汽车工业制造技术的发展，对于汽车发动机的动力性能及可靠性要求越来越高，而连杆的强度、刚度对提高发动机的动力性及可靠性至关重要，因此国内外各大汽车公司对发动机连杆用材料及制造技术的研究都非常 重视。 在满足性能指标的前提下， 连杆的材料和制造技术关联很大，非调质钢的应用就是考虑节省调质工序。近年来，采取裂解连杆体和连杆盖分界面技术可以大幅度地减少机械加工工序，由此开发了高强度低韧性的高碳非调质钢和粉末冶金锻件，以满足

3、工艺的需要。 目 录前 言2设计任务4一、连杆概况41、连杆结构特点42、工作工作环境53、连杆设计要求5二、三维建模61、二维图纸62、UG三维建模模型6三、基于ANSYS对连杆有限元分析71、材料性能参数确定：72、导入连杆三维模型73、设置单元属性84、网格划分95、设置载荷和约束96、求解及结论分析101）位移变化图102）应力应变结果图11四、课程设计总结：12五、参考文献13设计任务 设 计 任 务1、分析连杆工作环境，性能要求以及材料等；2、根据图纸进行三维实体建模；3、对模型进行有限元分析；4、根据有限元分析的结果进行强度分析。一、连杆概况1、连杆结构特点 连杆的作用是传递活塞

4、与曲轴间的作用力,并将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动,连杆应保证足够的强度和刚度。 发动机连杆为模锻件，由连杆小头、杆身和连杆大头三部分组成。连杆大头是分开的，一半为连杆盖，另一半与杆身为一体，通过连杆螺栓连接起来。连杆大头孔内分别装有轴瓦。由于连杆体与连杆盖的结合面是与大、小头孔中心连线倾斜，故称为斜剖式连杆。连杆小头装有青铜衬套，通过活塞销与活塞连接。连杆大头是可分开式，内装半圆形轴瓦，大头与曲轴连杆轴连。 （1）连杆小头  连杆小头与活塞销连接呈浮式结构，发动机工作时活塞销与连杆小头可以相对自由转动，因此沿销的长度方向和圆周方向的磨损比较均匀。

5、为提高摩擦副的耐磨性，连杆小头内孔压入青铜衬套。青铜衬套分为两段，分别从小头的两端压入。小头的顶上有一个集油孔，当曲轴旋转时，激溅起来的机油甩到活塞内腔的顶部，冷却活塞后，落下一部分通过集油孔聚集并流入连杆的小头内孔润滑活塞销。 （2）杆身  发动机为了在最小质量时最大的强度和刚度，连杆杆身断面加工成“工”字形。 （3）连杆大头  连杆通过大头与曲轴上的连杆轴颈相连，连杆大头为分形式，采用简单的平口结构形式。连杆大头轴承盖固定螺母为自锁型螺母，其拧紧力为100120N.M2、工作工作环境 连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还

6、要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能;又要求具有足够的钢性和韧性。所以传统连杆加工工艺中其材料一般采用45钢、40Cr或40MnB等调质钢，硬度更高。3、连杆设计要求 连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，因此，在设计时应首先保证连杆具有在足够的疲劳强度和结构钢度。如果强度不足，就会发生连杆螺栓、大头盖或杆身的断裂，造成严重事故，同样，如果连杆组刚度不足，也会对曲柄连杆机构的工作带来不好

7、的影响。所以设计连杆的一个主要要求是在尽可能轻巧的结构下保证足够的刚度和强度。为此，必须选用高强度的材料；合理的结构形状和尺寸。二、三维建模1、二维图纸：对模型结构进行分析，了解每一部分所表达的形状。 2、UG三维建模模型利用UG NX 7.0对连杆进行三维实体建模，最终结果如下所示三、基于ANSYS对连杆有限元分析1、材料性能参数确定：选用材料：40Cr弹性模量：2.11E+11泊松比：0.2772、导入连杆三维模型在ANSYS中选择导入LIANGAN.prt图片，命令如下Utility Menu ：File >Import >NX效果图如下3、设置单元属性单元类型：材料属性：4

8、、网格划分点击Meshing子菜单中的MeshTool，在弹出的对话框中，再点击Mesh,然后选中之前导入的模型，点OK，创建网格完成，效果如图5、设置载荷和约束载荷设置：点出Solution的下拉菜单：DefineLoadsApplyStructuralPressureOn Areas,选中小孔内圆朝内的一半，点OK,在弹出的对话框内填写1000，点OK。约束设置：点出Solution的下拉菜单：Define LoadsApplyStructuralDisplacementOn Areas，选中大孔内圆，点OK，在弹出的对话框中选中ALL DOF,点OK。设置结

9、果如6、求解及结论分析1）位移变化图从位移图可看出，当小头受到力的作用的时候，会产生变形，距离施加力位置近的变形严重，而在大头位置距离较远，受到的影响较小，变形不明显。2）应力应变结果图由于几何形状对称性，受力对称，故应力图呈对称分布。杆身中部应力大于两个圆头，小圆头外侧与连杆圆角过渡处（红色部分）应力集中。由图可知，在红色区域为受力最大的位置，也是变形最严重的位置。分析结论： 由应力应变及位移变化可知，当连杆在静止不动，小头施加力的时候，会造成连杆变形，整个连杆结构的最大应力出现在小头孔的承载区范围内,其他部位受力情况较均匀，因为连杆是对称结构，力施加在对称线上，所以其形变与应力应变也是对称

10、的。这与实际情况是相吻合的。但是，因为连杆正常的工作环境不可能静止不动，也不可能只有小头受力，所以在实际的过程中,由于小孔是承载区,它的变形相对较大。大孔远离承载区,受影响较弱。综合上述分析有限元模型的建立、分析结果是客观的、较为真实地反映了汽车连杆的受力情况四、课程设计总结：为期两周的课程设计转眼间接近尾声，我感觉这是大学里收获最大的一次课设，本次的设计题目是发动机部件的三维建模ANSYS软件的有限元分析，我选的是连杆的分析。这一次的设计中真的算得上是困难重重。 首先是三维模型的建立 ，由于并不熟悉UG的画法，所以每画一个细节要重复很多遍，有的时候可能已经完成了大部分的建模，突然发现下一步没

11、办法处理了，往往我的选择就是删掉图形，重新开始，就这样自己摸索着去完成连杆的三维建模，尽管可能最后的图形与实际的有一点点出入，但是我相信我可以画的越来越好，同时也熟悉了UG软件一些常用的功能，懂得了如何去使用它们。 其次是ANSYS软件的使用，这一项内容可谓是最困难的，这是一个完全陌生的软件，不懂得它的工作原理，不懂得它的分析对象，而且软件的所有菜单都是英文，每天从早到晚的在图书馆泡着，参阅各种工具书，去熟悉软件的基本功能，熟悉实体模型的分析过程。至始至终都是靠自己自学来完成。 这一次的课设，收获很大，熟悉了一些软件的使用，明白了什么是有限元分析，如何利用ANSYS进行有限元分析，以及从分析结

12、果中获得改进措施。对于我们来说，这不再是一次简单的课设，同时也是为了即将参加工作的我们提高能力的过程，为日后更好的工作打下良好的基础。五、参考文献1郝宝林发动机曲柄连杆机构建模与仿真J哈尔滨工业大学学报，2021 62杨连生内燃机设计M北京：中国农业机械出版社，198063任重ANSYS使用分析教程北京：北京大学出版社，2021 4王定标CAD/CAE/CAM技术与应用北京：化学工业出版社，2021 教师见习报告总结期待已久的见习已经结束了，在龙岩三中高中部见习听课，虽然只是短短的两个星期，但感触还是蛮深的，以前作为一名学生坐在课室听课，和现在作为一名准教师坐在课室听课是完全不同的感受，感觉自

13、己学到了一些在平时课堂上学不到的东西。在这里，我获得的不仅是经验上的收获，更多是教学管理，课堂教学等的理念，以及他们带给我的种种思考。教育见习实践过程：听课。教育见习的主要目的是让学生在指导教师的引导下，观摩教师上课方法、技巧等。听课是教育见习的主要内容。我院规定在一周的见习中需完成至少6课的见习任务。我在教师的安排指导下，分别对高一、高二物理专业课型为主，其他课型齐头的方式，积极主动的完成了听课任务，收到良好的效果。我听的第一节课是高二（8）班，这是一个平衡班，水平不如实验班高。在上课前。科任老师已经跟我说了这个班的纪律是比较差的，而且成绩也不是很好。在我听课期间，确实有几个学生在课堂上说话

14、，但是我发现了一个有趣的现象，这个现象我在往后的几个班都发现了，就是绝大部分的学生的学习热情都好高涨，积极举手发言，积极参与课堂活动。我跟老师们提起这个现象的时候，科任老师就跟我说，一个班里不可能所有的学生都能全神贯注地听完一节课，所以作为一名教师，应该想办法吸引学生的注意力，调动的积极性，比如可以以小组为单位，以抢答计分的形式调动学生的积极性，这样课堂气氛就会活跃起来了。在为期两周的见习工作中，我真的有很大的感触，我第一次感受到自己已经从一名学生向一名教师靠近，走在校园里，每当有学生叫我一声老师，我在感到无比自豪的同时，还感受到了自己的责任。见习工作结束了，我要回到学校继续我的学习了，但是我

15、会好好记住我从*中学学到的一切，并应用于我的专业学习中去。一、教学管理理念 在龙岩三中，从领导阶层到一位普通的科任老师，都秉承以学生为主体的宗旨进行学校的管理，进行教学工作的开展。作为一个课程改革的示范学校，一个教育实验基地。这所学校鼓励着老师做各种研究，各种改革。每个班主任都有着自己的管理经验与管理宗旨。有了这种思想的自由，自然这里也就充满着探索与尝试，从而有所创造与进步。在我见习的班集体中，班主任对他的学生说：“我要让你们成为学习型的管理者，也是管理型的学习者。”这样一句简单的话，让我感到这里老师进行班级管理的良苦用心。他们关心的不只是学生的学习，更多的是从一个完整的人的概念出发

16、，去培养学生多方面的素质。二、教学理念 在见习期间，借着录课的机会，我听了很多的市级，校级的公开棵，还有理科实验班的课。在这些课堂上，让我看到教学改革正在悄然进行，有意识的老师正在努力体会“以学生为主体”的课堂模式。学生的创造也逐步成为教师追求的教学效果。其次，这里的老师也都在适应着多媒体教学，信息化教学，使得课堂更加生动，资源更加丰富，学生获取学习资源的渠道也就更多。尽管，这种教学理念、教学模式的推广仍然有很长的路，但似乎也并不遥远，相信，这股改革的浪潮会给教育领域带来很大的冲击。 三、实际工作经验 在上面，是我在这所学校感受最深刻，也是认为最有意义的收获。实际

17、工作经验上，由于在指导老师的指导下，也获取了许多。 在班主任工作上，我认识到了一个老师的表率作用是很大的，学生时刻看老师，作为一个老师，应该从自己严格要求，并影响感染学生。这就要求师生之间的相互交流必须是贴心的，也是带有希望的。见习期间，班主任老师教给了我许多的班级管理经验。我想这些经验是宝贵的，更为宝贵的是老师的主动精神。在他的言谈中，看出一个老师对于班级管理的深度认识。所以我想：一个好的班主任不应只是从学习上给学生帮助，而是从一种“管理”的角度上去让班级受益，让班级体的每个成员成长。 教学工作上，由于指导老师的认真指导，我较好地完成了教学任务。同时，与合作伙伴一同对各种

18、教学模式进行了探讨，尝试。尽管，有的时候没有达到我们理想的效果，但也获取了很多的教学经验。在上了6节课后，我深刻体会到了了解学生学习水平，性格特征的重要性。一个老师在上课时，一定要围绕着“学生能否学得更好，能否真正掌握方法”的主题，而不是从怎么上好我的一堂课出发。可见，一个优秀的老师需要具备很多方面的素质：扎实的专业知识，娴熟的教学技能，正确的教学理念这次的见习，让我从实践中去思考自己在课堂上学到的知识，也对于理论知识有了更深刻的认识。与其说在这里工作，不如说在这里学习。我接触一个学校较完备的电教设备，了解了一个学校信息中心的大致运作。电教工作有很多繁琐的细节工作，但它是一个学校信息化教学的基础，或者说推动者与宣传者。我想，在以后工作中，有了这些经验，我会更加容易上手，也能更好地把握工作。见习，是师范生重要的一课，付出了便有收获。我很幸运地在大三就参加了教育