乘用车发动机连杆螺栓结构优化与拧紧工艺研究
发布时间：2021-02-24 04:12
连杆螺栓是发动机连杆组的重要组成部分之一,其主要作用是连接连杆端盖、连杆轴瓦和连杆杆体,承受活塞传递给连杆的所有载荷。在实际的工程应用中连杆螺栓受力情况复杂,工作环境恶劣,因此使用过程中常出现由于结构设计不合理或由于拧紧装配方式不正确而导致连接失效断裂等问题。如果连杆螺栓失效会导致连杆组失效,进而导致发动机发生故障甚至报废,甚至可能会威胁到车载人员的生命安全。因此,开展发动机连杆螺栓的结构设计与拧紧工艺研究对发动机使用的稳定性和可靠性至关重要的。本文以乘用车发动机连杆螺栓为研究对象,通过对发动机曲柄连杆机构进行动力学分析,得到连杆螺栓实际工作受力情况,并绘制了连杆螺栓受力的变化曲线图。根据有限元分析方法,对连杆螺栓在发动机极限工况下进行了瞬态动力学分析。使用有限元分析软件ANSYS Workbench对连杆组进行结构强度分析。依据优化设计原理,针对发动机极限工况下连杆螺栓出现的危险部位,选择结构参数优化设计方法对连杆螺栓进行结构优化设计,提高连杆螺栓结构强度性能。制造工艺是实现连杆螺栓从设计到使用的关键环节,本文针对结构优化后的连杆螺栓关键制造环节进行分析与设计,并进行试制。根据高强度...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动机连Fig1.3Engineconne
第二章发动机连杆多体动力学及螺栓受力分析9第二章发动机连杆多体动力学及螺栓受力分析发动机主要由三部分组成，即机体组，其中包括气缸体、曲轴箱、油壳、气缸套、气缸盖和气缸垫等部件组成；活塞连杆组，其中包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动部件组成；曲轴飞轮组，其中包括曲轴、飞轮和扭转减震器、平衡轴等机构组成[36]。它们依据自己的运动机理相互协调是保证发动机正常工作的前提，而且每个零部件的可靠性对发动机体也至关重要，所以在结构设计及使用之前，对发动机各部件进行运动分析是非常必要的，也为后面提取载荷谱、力学分析计算提供理论依据。2.1曲柄连杆机构运动学分析中心曲柄连杆机构是发动机中应用最为广泛机构之一，中心曲柄连杆机构中气缸轴线要通过曲轴中心线、活塞作往复直线运动。此机构的运动特性是由曲柄半径与连杆长度比值λ（λ=）决定，其中为曲柄半径，l为连杆长度。曲柄连杆机构运动过程如图2.1所示。图2.1中心曲柄连杆机构示意图Fig2.1Schematicdiagramofthecentercranklinkage图中所示A点和C点分别为活塞上止点和下止点。所谓上止点为当曲柄转角为0度时，曲柄销和活塞销都在各自运动轨迹的最上点。下止点为曲柄销转角为180度时，曲柄销和活塞销都在各自运动轨迹的最下点。是A和C之间的距离S为活塞行程，D点为连杆大头所处的位置；为曲柄转角，β表示活塞由C
第二章发动机连杆多体动力学及螺栓受力分析11图2.2曲柄连杆运动示意图Fig.2.2Schematicdiagramofcrankconnectingrod2.2.1旋转惯性力分析旋转惯性力主要来自旋转质量产生的离心力。旋转质量主要由两部分组成，一部分是曲轴运动产生的旋转质量，另一部分是连杆的大头当量质量。角速度值为常数时，旋转惯性力数值大小保持不变，方向沿曲柄半径。连杆大头旋转当量质量1m为：11rodlmml··································(2-8)公式中：rodm为连杆组质量；l为曲柄旋转半径；1l为连杆长度；旋转运动质量rm为：rk1mmm·······························（2-9）公式中：km为曲轴组质量；旋转惯性力为：2rrFmr·····························（2-10）2.2.2往复惯性力分析连杆组往复质量2m为：12rodllmml····························（2-11）往复运动质量jm为：jc2mmm·····························（2-12）公式中：cm为活塞组质量；
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺纹滚压加工工艺研究[J]. 奚爱军. 现代车用动力. 2015(02)
[2]螺栓联接的精确建模与有限元分析[J]. 何竞飞,杨鸣,万闯建. 机械设计与研究. 2014(04)
[3]测伸长量法在控制连杆螺栓预紧力中的应用[J]. 谢伟伟. 压缩机技术. 2014(01)
[4]发动机连杆螺栓拧紧工艺的试验研究[J]. 刘晓石. 机械制造与自动化. 2012(05)
[5]一种推算连杆螺栓拧紧力矩的试验方法[J]. 陈际成,姚靖. 装备制造技术. 2012(04)
[6]基于有限元技术的螺纹联接扭矩系数分析与计算方法[J]. 姜凯,郭连水. 机械工程师. 2010(05)
[7]螺纹联接预紧力控制及其工艺参数的确定[J]. 于洪,于瑞涛. 山东内燃机. 2005(05)
[8]高强度连杆螺栓的疲劳寿命分析[J]. 田杰,商高高,周建兵,朱云明. 南京林业大学学报(自然科学版). 2005(05)
[9]发动机气缸体螺纹联接强度有限元分析[J]. 高斌,宋小文,卢斌,郝勇刚,胡树根,俞小莉. 工程设计学报. 2005(04)
[10]基于螺栓装配技术中扭矩法与扭矩/转角法比较与应用研究[J]. 朱正德,林湖. 柴油机设计与制造. 2005(02)
硕士论文
[1]高铁轮盘螺栓连接预紧力及拧紧工艺研究[D]. 赵晟杰.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于子结构法的发动机关键零部件结构优化设计研究[D]. 高鹏飞.中北大学 2018
[3]法兰螺栓锻造工艺优化设计[D]. 朱德凤.西华大学 2018
[4]基于ANSYS Workbench的螺栓法兰有限元分析与优化[D]. 韩金陆.浙江海洋大学 2017
[5]一种高强度螺栓零件加工工艺研究[D]. 史艳霞.大连理工大学 2016
[6]发动机连杆螺栓可靠性设计与拧紧技术研究[D]. 陈占善.吉林大学 2016
[7]发动机缸盖螺栓拧紧工艺改进与扭矩在线质量控制研究[D]. 李斌.吉林大学 2015
[8]螺栓组装配工艺对应力场影响测试实验及有限元仿真研究[D]. 陈奇兵.华中科技大学 2015
[9]连杆结构分析及其性能优化设计的研究[D]. 杨开会.天津大学 2015
[10]高强度钢螺栓抗疲劳成型工艺的研究[D]. 夏春和.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3048764
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动机连Fig1.3Engineconne
第二章发动机连杆多体动力学及螺栓受力分析9第二章发动机连杆多体动力学及螺栓受力分析发动机主要由三部分组成，即机体组，其中包括气缸体、曲轴箱、油壳、气缸套、气缸盖和气缸垫等部件组成；活塞连杆组，其中包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动部件组成；曲轴飞轮组，其中包括曲轴、飞轮和扭转减震器、平衡轴等机构组成[36]。它们依据自己的运动机理相互协调是保证发动机正常工作的前提，而且每个零部件的可靠性对发动机体也至关重要，所以在结构设计及使用之前，对发动机各部件进行运动分析是非常必要的，也为后面提取载荷谱、力学分析计算提供理论依据。2.1曲柄连杆机构运动学分析中心曲柄连杆机构是发动机中应用最为广泛机构之一，中心曲柄连杆机构中气缸轴线要通过曲轴中心线、活塞作往复直线运动。此机构的运动特性是由曲柄半径与连杆长度比值λ（λ=）决定，其中为曲柄半径，l为连杆长度。曲柄连杆机构运动过程如图2.1所示。图2.1中心曲柄连杆机构示意图Fig2.1Schematicdiagramofthecentercranklinkage图中所示A点和C点分别为活塞上止点和下止点。所谓上止点为当曲柄转角为0度时，曲柄销和活塞销都在各自运动轨迹的最上点。下止点为曲柄销转角为180度时，曲柄销和活塞销都在各自运动轨迹的最下点。是A和C之间的距离S为活塞行程，D点为连杆大头所处的位置；为曲柄转角，β表示活塞由C
第二章发动机连杆多体动力学及螺栓受力分析11图2.2曲柄连杆运动示意图Fig.2.2Schematicdiagramofcrankconnectingrod2.2.1旋转惯性力分析旋转惯性力主要来自旋转质量产生的离心力。旋转质量主要由两部分组成，一部分是曲轴运动产生的旋转质量，另一部分是连杆的大头当量质量。角速度值为常数时，旋转惯性力数值大小保持不变，方向沿曲柄半径。连杆大头旋转当量质量1m为：11rodlmml··································(2-8)公式中：rodm为连杆组质量；l为曲柄旋转半径；1l为连杆长度；旋转运动质量rm为：rk1mmm·······························（2-9）公式中：km为曲轴组质量；旋转惯性力为：2rrFmr·····························（2-10）2.2.2往复惯性力分析连杆组往复质量2m为：12rodllmml····························（2-11）往复运动质量jm为：jc2mmm·····························（2-12）公式中：cm为活塞组质量；
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺纹滚压加工工艺研究[J]. 奚爱军. 现代车用动力. 2015(02)
[2]螺栓联接的精确建模与有限元分析[J]. 何竞飞,杨鸣,万闯建. 机械设计与研究. 2014(04)
[3]测伸长量法在控制连杆螺栓预紧力中的应用[J]. 谢伟伟. 压缩机技术. 2014(01)
[4]发动机连杆螺栓拧紧工艺的试验研究[J]. 刘晓石. 机械制造与自动化. 2012(05)
[5]一种推算连杆螺栓拧紧力矩的试验方法[J]. 陈际成,姚靖. 装备制造技术. 2012(04)
[6]基于有限元技术的螺纹联接扭矩系数分析与计算方法[J]. 姜凯,郭连水. 机械工程师. 2010(05)
[7]螺纹联接预紧力控制及其工艺参数的确定[J]. 于洪,于瑞涛. 山东内燃机. 2005(05)
[8]高强度连杆螺栓的疲劳寿命分析[J]. 田杰,商高高,周建兵,朱云明. 南京林业大学学报(自然科学版). 2005(05)
[9]发动机气缸体螺纹联接强度有限元分析[J]. 高斌,宋小文,卢斌,郝勇刚,胡树根,俞小莉. 工程设计学报. 2005(04)
[10]基于螺栓装配技术中扭矩法与扭矩/转角法比较与应用研究[J]. 朱正德,林湖. 柴油机设计与制造. 2005(02)
硕士论文
[1]高铁轮盘螺栓连接预紧力及拧紧工艺研究[D]. 赵晟杰.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于子结构法的发动机关键零部件结构优化设计研究[D]. 高鹏飞.中北大学 2018
[3]法兰螺栓锻造工艺优化设计[D]. 朱德凤.西华大学 2018
[4]基于ANSYS Workbench的螺栓法兰有限元分析与优化[D]. 韩金陆.浙江海洋大学 2017
[5]一种高强度螺栓零件加工工艺研究[D]. 史艳霞.大连理工大学 2016
[6]发动机连杆螺栓可靠性设计与拧紧技术研究[D]. 陈占善.吉林大学 2016
[7]发动机缸盖螺栓拧紧工艺改进与扭矩在线质量控制研究[D]. 李斌.吉林大学 2015
[8]螺栓组装配工艺对应力场影响测试实验及有限元仿真研究[D]. 陈奇兵.华中科技大学 2015
[9]连杆结构分析及其性能优化设计的研究[D]. 杨开会.天津大学 2015
[10]高强度钢螺栓抗疲劳成型工艺的研究[D]. 夏春和.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3048764
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