柴油机连杆设计及有限元分析摘要柴油机,连杆,设计,有限元分析,毕业设计,全套,图纸第章绪论.选题的目的和意义内燃机自十九世纪后期出现以来，经过百多年的不断研究和改进，已经发展到比较完善的程度，它以热效率高功率和转速范围宽广比重量较小的优点，在动力机械中占有极其重要的地位，广泛应用于国民经济和军事装备的各个领域。连杆是内燃机中的重要的传动零件之，其作用是连接活塞与曲轴，将作用在活塞上的力传给曲轴，使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，对外输出做功。连杆小端工作时作往复运动，大端作旋转运动，杆身作复杂的平面运动，因此连杆的受力情况十分复杂。连杆是内燃机中承受负荷最严重的零件之，工作时同时承受着活塞传来的气体压力往复惯性力和它本身摆动时所产生的惯性力的作用，这些力的大小和方向周期性变化。在长期使用中，连杆会因活塞的剧烈推力和曲轴的高速运转等因素，出现弯曲和扭曲现象。连杆旦出现弯曲和扭曲，除了会使活塞拉缸外，还会致使活塞气缸曲轴等机件出现不正常磨损，并很容易引起疲劳破坏而断裂，导致发动机故障，直接关系到使用人的安全，造成极严重的后果。以往，连杆的的制造以铸造法和锻造法为主世纪年代以来，由于采用粉末锻造法大批量生产的粉锻连杆具有力学性能优尺寸精度高质量较轻及质量偏差很小等特点，因而相继在发达国家快速发展，逐渐取代铸造和锻造连杆。而高密度烧结法制造连杆也快速发展，并具有良好的力学性能。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，在发动机研制开发过程中，对其零部件进行计算机数值模拟已成为辅助设计的重要手段。目前，有限元法已日趋成熟实用，所应用的领域也越来越广并发挥着越来越重要的作用。有限元方法是近似求解般连续问题的数值方法，它最先应用于结构的应力分析，很快就广泛应用于求解热传导电磁场流体力学等连续问题。对于个连续体的求解问题，有限元法的实质就是将具有无限多个自由度的连续体，理想化为只有有限个自由度的单元集合体，单元之间仅在节点处向连续，从而使问题简化为适合于数值求解的结构型问题，工程设计人员使用这些系统，就可以高效而正确合理地确定最佳设计方案。此方法已成为工程技术领域不可缺少的的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做周期性变化，而且，即使是同类型的连杆，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。这就需要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危险部位。柴油机是目前产业化应用的各种动力机械中热效率最高能量利用率最好最节能的机型。柴油机行业的发展对我国工业车用柴油机的发展越来越受到重视，成为柴油机行业增长速度最快的行业，也是我国大力发展的个行业。车用柴油发动机市场按其配套车型可分为货车柴油机发动机市场和客轿车用柴油机市场两大类。当前柴油发动机企业重点角逐的市场是轻型载货车柴油机市场和客轿车柴油机市场。但是，由于受各种因素的影响，我国的柴油机研究还是落后于世界先进水平。经历多年的市场实践，国内柴油发动机生产企业已不再满足于凭借引进产品获得市场上的暂时领先，而认识到核心技术是最关键的，只有通过引进消化吸收的途径，自己掌握了核心技术，企业才会有发展后劲并获得可持续发展的条件。随着我国汽车事业的进步发展，作为汽车配套中最重要的个环节，柴油机技术的发展瓶颈已日益凸显。因此，必须研发具有我国自主知识产权的柴油机，以提高我国汽车制造的国产率。发动机连杆的研究是个很复杂的很有前景的研究领域，有很多需要完善和提高的地方。对发动机连杆精确的分析，可以为设计生产改进发动机提供可靠的相关数据和理论依据，缩短发动机的开发改进的周期和成本，提高其可靠性和经济性。.国内外的研究现状随着国家经济长期稳定发展，汽车工业也得到飞速提高，国内近几年汽车产量和销量如下表表.汽车产销量表年度总产量总销量乘用车商用车产量销量产量销量年年年汽车产量和保有量的迅速增长导致了石油能源需求的矛盾加剧，使中国成为了石油进口大国，每年需进口石油总产量的百分之三十。年中国进口了.亿吨原油和万吨成品油，共花了亿美元，以后将会逐年增加。柴油车得平均油耗要低于汽油车百分之三十。辆.升奔驰级柴油车平均耗油为.升，仅相当于国内排量.升汽油车的能源消耗。所以在发达国家，重型车使用柴油机占百分之百，轿车比例日益上升。年，欧盟新注册的轿车中，柴油机占.，其中法国，德国连不太推崇柴油车的美国年注册的柴油轿车也占.。而在中国由于各方原因，年的乘用车销量中柴油汽车仅占.，普较占.。轿车使用柴油机已成为发展潮流，我国商用车按吨位.以上为重型，.以下为轻型车。目前重车基本应用柴油发动机，而轻型车配柴油机只占。据统计，年国内柴油市场达到万台规模。其中万台重型柴油机，万台中轻型柴油机，比年增加。轿车柴油发动机占比例虽然小，但轿车总量大，且柴油机品种在逐步增加，如捷达发动机宝来.升发动机都是柴油机。近年玉柴研制出都可达到欧Ⅲ或欧Ⅳ标准。云内柴油机同长城哈佛奇瑞瑞虎配套。大众柴油机向奔驰集团年供万台。还有大批新款欧Ⅲ标准汽车柴油机正在研制之中。随着汽车工业制造技术的发展，对于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，因此国内外各大发动机研制公司对发动机连杆用材料及制造技术