LJ276M电控汽油机连杆有限元分析及优化.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
LJ276M电控汽油机连杆有限元分析及优化
姓名:方丹
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:侯献军
20090501
摘要作为发动机重要零部件之一,连杆在工作过程中承受着大小和方向都呈现周期性变化的活塞销传来的气体作用力、本身摆动造成的连杆惯性力以及活塞组的往复惯性力。因此,连杆受到的是压缩、拉伸、弯曲等交变载荷,这就要求连杆具有足够的刚度和强度。当发动机动力性显著提高后,连杆承受着更高的气体压力,其结构也更容易遭受破坏,因此需对连杆进行分析以确定提升动力性后连杆是否仍满足强度和刚度要求。当前,随着计算机技术的日新月异,有限元技术在发动机零部件设计和分析中发挥着越来越重要的作用,因此本文运用有限元方法对汽油机的连杆进行三维有限元结构分析,以研究连杆在不同情况下应力、应变和危险部位。为此首先建立发动机示功图测取系统以获取进行有限元分析所需的示功图数据,然后以疎为设计工具,以疢和7治銎教ǎ对汽油机连杆进行结构分析及其性能优化设计。文中运用疎,基于特征建立了连杆的三维实体模型,对连杆实际受力情况、边界条件和施加载荷进行研究后,建立了连杆的有限元分析模型。通过分析计算,得到其在标定转速下最大压缩工况和最大拉伸工况的应力和位移结果。改为电控汽油机后,连杆在最大压缩工况下,,,.秸呔笥谄湫碛值,结果表明连杆在发动机缸内压力提高后其静强度和疲劳强度满足要求;然后进一步深入研究,对连杆的结构进行优化分析以确定在满足优化约束条件下连杆的最优化结构参数,与优化前相比,优化后电控汽油机连杆在最大压缩工况下最大应力值减少%,静强度安全系数提高%,因此优化后的连杆工作可靠性得到提高;最后进行连杆的模态分析,得到其固有频率和振型,从动态特性方面判断连杆工作的可靠性。关键词:汽油机,连杆,有限元,优化,模态分析武汉理工大学硕士学位论文
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交盆童盆独创性声明日期:兰坦:』:墨学位论文使用授权书本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息服务。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑导师签名:日期:一
第滦髀本课题研究的背景和意义作为发动机重要零部件之一,连杆在工作过程中承受着大小和方向都呈现周期性变化的活塞销传来的气体作用力以及由本身摆动造成的惯性力、活塞组的往复惯性力。因此,连杆在工作过程中受到的是压缩、拉伸、弯曲等交变载荷。如果连杆在交变载荷作用下发生断裂,则将招致恶性破坏事故,甚至整台发动机报废,如果连杆刚度不足,则会对曲柄连杆的工作带来不好的影响【。现今随着计算机技术的迅速发展,特别是各种分析软件的日益成熟,在发动机研制开发工作中,对其零部件进行计算机数值模拟己成为辅助设计的重要手段。目前,有限元方法已日趋成熟实用,所应用的领域也越来越广并发挥着越来越重要的作用。此方法已成为工程技术领域不可缺少的一个强有力的计算分析工具,其在发动机零部件的设计分析中的应用亦有了很大的进展。连杆在工作中所受的各种外载荷复杂且作周期性变化,而且,即使是同一类型的连杆,连杆与连杆之间的物性参数、几何形状也存在差异,因此,在分析连杆的应力和应变时,要考虑这些不确定的因素,才能得到更符合实际的结果【俊U饩托枰用到采用传统材料力学公式使得计算的结果更为精确的有限元方法对连杆进行三维应力应变分析,以研究其在不同情况下的应力、应变状态及其危险部位。内燃机工作时,气缸内部实际进行的工作循环是非常复杂的,为获得正确反映气缸内部实际情况的试验数据,通常利用不同形式的示功器或内燃机数据采集系统来观察或记录相对于不同活塞位置或曲轴转角时气缸内工质压力的变化,所得的结果即为甐示功图或示功图【。示功图既能定性,也能定量地显示出工作循环的实际情况,获得评价工作循环的有关参数和指标【俊F浒主要的信息有以下几种:骄甘狙沽椭甘竟β省U饬礁鍪菔潜碚鞣