汽油机连杆及连杆螺栓分析

发布时间：2017-03-22 20:01

  本文关键词：汽油机连杆及连杆螺栓分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：连杆在发动机中直接与活塞销、连杆轴颈连接，通过弹性接触传递力的关系，所以，连杆的受力与活塞销、连杆轴颈颈有极大的关系。一直以来，在工程应用中接触问题是个难点，传统的受力分析中对分析对象与别的构件间的接触问题，一般采用简化处理，回避接触问题。本文采用接触法对Q01汽油机连杆进行有限元分析，得出了接触面之间的压力分布规律、连杆的应力分布图及强度等，并通过试验结果验证，该设计连杆在循环基数1000万次（长期服役）下，失效概率为百万分之五，满足连杆可靠性设计的通常要求：失效概率小于万分之五；通过有限元分析得出活塞销表面法向接触压力分布图，结果显示更符合工程中实际现象。 在工作时连杆螺栓的应力分布用传统的计算方法很难做到，本文用有限元法和接触分析，，对连杆螺栓的应力分布及强度情况进行了分析，并对Q01连杆螺栓预紧力及扭紧力矩进行了优化设计，降低连杆螺栓的最大等效应力到合理限值内，将连杆螺栓的安全系数提高了22.5%。本文分析了连杆螺栓预紧力对连杆大头孔的变形影响不大，变形在Z向使孔径减小，X向变化不大。本文还提出了连杆螺栓最大等效应力的计算经验公式，利用该公式，通过传统常规方法就可以计算连杆螺栓的最大等效应力，同时本文提出了用经验公式来校核连杆螺栓的疲劳强度方法，并与有限元计算结果相互验证，证明了该方法得到的安全系数基本一致。
【关键词】：连杆 有限元接触分析 连杆螺栓 最大等效应力
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK413
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-17
• 1.1 选题背景及意义13-14
• 1.2 有限元法典型分析步骤14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 三维有限元分析基础17-25
• 2.1 位移模式与形函数17
• 2.2 位移—应变方程式17-18
• 2.3 应力—应变方程18-19
• 2.4 坐标变换19-20
• 2.5 刚度矩阵20-21
• 2.6 刚载荷列阵21
• 2.7 用最小位能原理求节点位移21-22
• 2.8 弹性接触基本理论22-24
• 2.8.1 弹性接触问题的一般假设22
• 2.8.2 接触条件22-23
• 2.8.3 弹性接触问题的有限元法23-24
• 2.9 本章小结24-25
• 第3章 连杆有限元分析25-50
• 3.1 前言25
• 3.2 计算软件25-27
• 3.3 计算模型27-29
• 3.3.1 网格划分28
• 3.3.2 接触对建立28-29
• 3.4 位移边界条件和模型建立29-34
• 3.4.1 位移边界条件29-31
• 3.4.2 模型建立及边界条件加载31-34
• 3.5 参数输入及载荷处理34-39
• 3.5.1 最大拉力计算35-36
• 3.5.2 最大压力计算36
• 3.5.3 小头过盈力计算36-37
• 3.5.4 大头过盈力计算37-38
• 3.5.5 连杆螺栓预紧力38-39
• 3.6 结果分析39-45
• 3.6.1 螺栓预紧力工况40
• 3.6.2 装配工况40-41
• 3.6.3 最大爆发压力工况41-42
• 3.6.4 最大惯性载荷工况42-43
• 3.6.5 接触分析43-45
• 3.7 疲劳计算45-47
• 3.8 连杆疲劳试验及结果分析47-49
• 3.9 本章小结49-50
• 第4章 连杆螺栓有限元分析50-61
• 4.1 连杆螺栓预紧力50
• 4.2 连杆螺栓预紧力矩50-51
• 4.3 连杆螺栓有限元分析51-56
• 4.3.1 分析模型的建立及边界条件51-52
• 4.3.2 有限元分析52-56
• 4.4 连杆螺栓屈服强度校核经验公式56-58
• 4.4.1 连杆螺栓的屈服强度校核经验公式导出56-57
• 4.4.2 连杆螺栓的屈服强度校核经验公式57-58
• 4.4.3 连杆螺栓的屈服强度校核58
• 4.5 连杆螺栓拧紧力矩工艺校正58-59
• 4.6 本章小结59-61
• 第5章 总结与展望61-63
• 5.1 全文总结61
• 5.2 展望61-63
• 参考文献63-65
• 致谢65

【参考文献】

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本文编号：262078