柴油机连杆设计及有限元分析摘要术的研究都非常重视。目前，碳素钢和合金钢连杆非调质钢连杆粉末冶金连杆钛合金连杆等都有很广泛的应用，但在力学性能生产成本等各个方面又各有优劣。非调质钢由于其材料的成本不高，作为种廉价的节能钢种，非调质钢正在逐步地取代调质钢，国外几乎完全采用非调质钢生产连杆。随着发动机轻量化的要求，连杆的设计应力提高，中碳锰钒系列非调质钢的强度无法满足要求，目前德国在该钢种的基础上开发了强度级别更高的钢种，正在推广应用。粉末烧结锻造连杆的特点是经济效益显著，般认为粉末烧结锻造连杆与锻钢连杆相比，材料可节约，生产成本可降低，能源消耗可节但前些年由于金属粉末的种类极少，又受到成本的限制，发展不快。钛合金连杆可大幅度地降低连杆的质量，但金属钛的抗拉强度比较低。高强度轻量化低成本是发动机连杆的发展趋势，我国的发动机锻钢连杆制造技术与国外差距不大，但在连杆轻量化方面还相当落后。我国的钛合金连杆纤维强化铝合金连杆粉末冶金锻造连杆的研究才刚刚起步。虽然连杆加工本身所包括的工艺内容并不复杂，但由于材质外形尺寸以及要求的加工精度，经常给加工带来不少困难。锻造毛坯的精度及刚性差孔加工的精度低连续带状切屑的断屑平面加工的毛刺因夹压和内应力的重新分布而产生的几何变形等，是加工工艺长期以来需要研究和解决的主要技术问题。所以，连杆的工艺设计只有通过现场的不断改善，才能最终达到设计的目标。采用三维模型进行产品开发，其过程如同实际产品的构造或加工“制造”装配过程样反映产品复杂的几何形状及相互之间的位置或装配关系，使产品开发过程更加符合开发工程师习惯和思维方式。这样，工程师可以更加专注于产品设计本身，而不是产品的图形表示。利用三维装配模型实现动态模拟后，可以进行干涉检验，还可以观察模型中点的运动轨迹，绘出位置速度加速度曲线，并分析其运动特征，为相关计算提供依据，保证了产品开发的可靠性，同时有利于缩短产品的开发周期。.设计研究的主要内容对柴油机运行过程中连杆机构受力分析进行深入研究，其主要的研究内容有.对连杆进行运动学和动力学分析，分析连杆中各种力的作用情况，并根据这些力对连杆的主要零部件进行强度刚度等方面的计算和校核，以便达到设计要求。.根据已知的柴油机的性能特点，严格按照柴油机设计手册的要求，进行了该柴油机连杆的设计，选定了连杆的结构型式大小头及杆身的结构和尺寸，以及润滑方式定位方式等，再进行强度和刚度的计算，完成连杆的设计过程。.利用软件对连杆进行了三维几何建模，在利用软件进行连杆的前处理过程中，包括实体建模定义材料属性定义单元类型网格划分求解过程，包括施加约束施加载荷进行求解计算后处理过程，包括结果的观察分析和检验。经过这三个环节，就完成了基于的连杆强度分析。第章连杆的结构设计与分析.连杆的运动和受力分析连杆是柴油机传递动力的主要运动件,在机体中作复杂的平面运动,连杆小头随活塞作上下运动,连杆大头随曲轴作高速回转运动。连杆杆身在大小头孔运动的合成下作复杂的摆动。其作用是将活塞顶的气体压力传给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆组在工作时工作条件恶劣承受着三方面的作用力.气缸内的燃气压力.活塞连杆组的往复运动惯性力.连杆高速摆动时所产生的横向惯性力。这三种力的大小和方向随着曲轴转角的变化而不断地变化。综合起来的结果使连杆处于种交变的复杂受力状态。由于连杆为细长杆件，当受压缩和横向惯性力作用时，若连杆杆身刚度不足，则会产生弯曲变形。若在垂直于摆动平面内发生弯曲，则危害更大，造成轴承不均匀磨损，甚至烧瓦。.连杆的结构分析连杆组般由连杆体大头盖连杆螺栓轴瓦和连杆小头衬套等组成。连杆体包括连杆小头杆身和连杆大头的上部。连杆大头的上部与连杆大头盖起组成连杆大头，连杆结构如图所示。图连杆结构图连杆衬套连杆小头连杆杆身连杆螺钉连杆大头连杆轴瓦连杆端盖连杆轴瓦凸键连杆轴瓦定位槽连杆把活塞和曲轴连接起来，连杆小头与活塞销相连接，并与活塞起作往复运动连杆大头与曲柄销相连接，和曲轴起作旋转运动连杆的其余部分则作复杂的平面运动。作用于活塞上的力经连杆传给曲轴。连杆必须具有足够的结构刚度和疲劳强度。在力的作用下，杆身应该不致被显著压弯，连杆大小头也应该不致显著失圆。杆身弯曲会使活塞相对于气缸轴承相对于轴颈发生歪斜也的失圆会使轴承失去正常配合。如果强度不足，在发动机动转过程中旦发生连杆杆身大头盖和连杆螺栓断裂，就会使机器受到严重的破坏。.连杆的工作条件和设计要点连杆在高速运动中承受由活塞组传递的气缸压力和往复惯性力的反复压缩和拉伸，由此可能产生疲劳破坏，是内燃机主要受力运动件之。连杆大小头轴承的润滑条件苛刻，工作中反复受到挤压和冲击。“小体积大功率低油耗”是高性能柴油机对连杆提出的基本要求，其设计要点如下.在确保足够强度和刚度的条件下尽可能减轻外形尺寸和质量.注意过渡圆角及细节的设计，特别是连杆小头与杆身的过渡圆角及连杆大头盖的螺栓支承面的过渡圆角设计，防止应力集中.必须根据总体设计的要求合理确定结构参数和连杆体与连杆盖的剖分形式。.连杆的材料性能及特点柴油机连杆在整个工作过程中受拉伸压缩以及惯性力和连杆力矩所生成的交变的载荷，尤其是大功率柴油机的工作条件更差，因此必须保证连杆具有足够的疲劳强度及结构刚度。这就要求在连杆材料的选择上针对具体的柴油机而采用高强度材料并辅以综合措施。目前用于连杆的材料多为中碳钢，而对大功率柴油机连杆则多采用高强度合金钢。柴油机连杆选用中碳合金优质钢，选用中碳合金钢是因为它经过调质热处理之后能够发挥良好的机械性能加进少许合金元素是为了再提高其机械性能在钢中加入锰元素使钢