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.式中材料在对称循环下的拉压疲劳极限，碳素钢，取材料对应力循环不对称的敏感系数，取.工艺系数取.。在垂直摆动平面内连杆杆身的安全系数为杆身安全系数许用值在的范围内，则校核合格。.连杆大头的强度校核假设通过螺栓的紧固连接，把大头与大头盖近似视为个整体，弹性的大头盖支承在刚性的连杆体上，固定角为，通常取，作用力通过曲柄销作用在大头盖上按余弦规律分布，大头盖的断面假定是不变的，且其大小与中间断面致，大头的曲率半径为。连杆盖的最大载荷是在进气冲程开始的，计算得.作用在危险断面上的弯矩和法向力由经验公式求得.由此求得作用于大头盖中间断面的弯矩为.作用于大头盖中间断面的法向力为.式中，大头盖及轴瓦的惯性矩，大头盖及轴瓦的断面面积在中间断面的应力为.式中大头盖断面的抗弯断面系数。计算连杆大头盖的应力为般发动机连杆大头盖的应力许用值为，则校核合格。.连杆螺栓的工作负荷与预紧力发动机工作时连杆螺栓受到两种力的作用预紧力和最大拉伸载荷，预紧力由两部分组成是保证连杆轴瓦过盈度所必须具有的预紧力二是保证发动机工作时，连杆大头与大头盖之间的结合面不致因惯性力而分开所必须具有的预紧力。连杆上的螺栓数目为，则每个螺栓承受的最大拉伸载荷为往复惯性力和旋转惯性力在气缸中心线上的分力之和，即.轴瓦过盈量所必须具有的预紧力由轴瓦最小应力，由实测统计可得般为，取，由于发动机可能超速，也可能发生活塞拉缸，应较理论计算值大些，般取，取。.连杆螺栓的屈服强度校核和疲劳计算连杆螺栓预紧力不足不能保证连接的可靠性，但预紧力过大则可能引起材料超出屈服极限，则应校核屈服强度，满足.式中螺栓最小截面积螺栓的总预紧力安全系数取.材料的屈服极限，般在以上。那么连杆螺栓的屈服强度为则校核合格。.本章小结本章在设计连杆的过程中，首先计算了连杆小头承受的径向力疲劳安全系数对连杆刚度进行了校核，之后又计算了连杆杆身的最大拉伸力疲劳安全系数.还对连杆大头进行了同样的强度刚度校核，使其满足实际加工的要求，最后根据工作负荷和预紧力选择了连杆螺栓，并进行检验校核。第章连杆三维模型的建立及有限元分析根据上章已经设计出来的连杆结构和尺寸，运用进行三维建模。因为过程中有很多的步骤，不可能详列，故本论文省略了些小的过程，只将建模的些关键过程记录下来。.建立连杆大小头及杆身建立新文件.选择菜单中的文件新建命令，出现新建对话框，在对话框中选择零件实体，在文件名栏中输入，不实用缺省模版，单击确定，如图所示。图建立连杆体主体.选择面。.式中材料在对称循环下的拉压疲劳极限，取材料对应力循环不对称的敏感系数，取应力幅平均应力工艺系数取.。则连杆小头的疲劳强度的安全系数在制造工况稳定情况下，疲劳强度安全系数可达到.左右，般约在范围之内，基本符合要求。.连杆小头的刚度计算当采用浮动式活塞销时，必须计算连杆小头在水平方向由于往复惯性力而引起的直径变形，其经验公式为.式中连杆小头直径变形量连杆小头的平均直径连杆小头断面积的惯性矩。则对于般发动机，此变形量的许可值应小于直径方向间隙的半，标准间隙般为，则校核合格。.连杆杆身的强度校核连杆杆身在不对称的交变循环载荷下工作，它受到位于计算断面以上做往复运动的质量的惯性力的拉伸，在爆发行程，则受燃气压力和惯性力差值的压缩，为了计算疲劳强度安全系数，必须现求出计算断面的最大拉伸压缩应力。.最大拉伸应力由最大拉伸力引起的拉伸应力为.式中连杆杆身的断面面积，柴油机，为活塞投影面积取。则最大拉伸应力为.杆身的压缩与纵向弯曲应力杆身承受的压缩力最大值发生在做功行程中最大燃气作用力时，并可认为是在上止点，最大压缩力为.连杆承受最大压缩力时，杆身中间断面产生纵向弯曲。此时连杆在摆动平面内的弯曲，可认为连杆两端为铰支，长度为在垂直摆动平面内的弯曲可认为杆身两端为固定支点，长度为，因此在摆动平面内的合成应力为.式中系数，对于常用钢材取计算断面对垂直于摆动平面的轴线的惯性矩，将式.改为.式中连杆系数则摆动平面内的合成应力为同理，在垂直于摆动平面内的合成应力为.将式.改成.式中连杆系数，。则在垂直于摆动平面内的合成应力为和的许用值为，所以校核合格。.连杆杆身的安全系数连杆杆身所受的是非对称的交变循环载荷，把或看作循环中的最大应力，看作是循环中的最小应力，即可求得杆身的疲劳安全系数。循环的应力幅和平均应力，在连杆摆动平面为在垂直摆动平面内为连杆杆身的安全系数为方面的改善却不明显。因此在柴油机设计时,当运动件不与有关零部件相碰时,都力求缩短连杆的长度。连杆长度即连杆大小头孔中心距与结构参数为曲柄半径有关。连杆长度越短，即越大，则可降低发动机高度，减轻运动件重量和整机重量，对高速化有利，但大，使二级往复惯性力及气缸侧压力增大，并增加曲轴平衡块与活塞气缸相碰的可能性。在现代高速内燃机中，连杆长度的下限大约是.，即.，上限大约是。连杆长度的确定必须与所设计的内燃机整体相适应，连杆设计完成后应进行零件之间的防碰撞校核，应校核当连杆在最大摆角位置上时是否与气缸套的下缘相碰，以及当活塞在下止点附近位置上时活塞下缘是否与平衡重相碰，它们之间的最小距离都不应小于毫米。在机体的设计中，已经根据要求设计出连杆长度为。.连杆小头的结构设计小头结构型式现代内燃机绝大多数采用浮式活塞销，也就是说，在运转过程中活塞的销座中和在连杆的小头中都是能够自由转动的。本连杆的小头的设计采用薄壁圆环形结构，为了耐磨，在小头孔内还压有耐磨衬套。优点是构形简单制造方便，材料能充分应用，受力时应力分布较均匀。连杆小头的构造如图所示。图连杆小头结构型式连杆衬套衬套与连杆小头孔为过盈配合，青铜衬套与活塞销的配合间隙大致在的范围内，在采用粉末冶金衬套时，由于衬套压入后，内径会缩小，因此配合间隙应适当放大，般大致在。在四冲程柴油机中，为减少小头轴承的冲击负荷，间隙应尽量取小些，以不发生咬合为原则。在小头上方开有集油孔或集油槽，靠曲轴箱中飞溅的油雾进行润滑。润滑油的均匀分布可通过衬套上开布油槽来达到。设计衬套宽度与连杆小头等宽，衬套的厚度般为，本设计取。小头结构尺寸小头结构尺寸主要是小头衬套内径和宽度小头外径小头孔直径和润滑方式。柴油机。根据柴油机设计手册图表国产典型中小功率高速柴油机连杆结构参数表得到以下数据.连杆杆身的结构设计杆身结构型式连杆杆身的截形十分重要,它应能在保证强度的前提下有尽量较轻的重量,此外,还要有利于该截面形状向大端小端的过渡,因此柴油机连杆杆身常采用工字形截面。连杆杆身采用工字形截面，其长轴位于连杆摆动平面，这种截面对材料利用得最为合理，这是由于连杆在摆动平面内上下两端的连接相当于铰支，而在垂直连杆摆动平面的方向，其上下两头的连接则相当于两端固定的压杆，故后者稳定性好，允许的失稳临界力大。若想使连杆在相同载荷作用下，这两个平面内的稳定性相同，则必须,据统计，这使连杆在垂直摆动平面内有较大的抗弯能力。连杆杆身截面的高般大约是截面宽度的倍，而大约等于为气缸直径。为了使杆身能与小头和大头圆滑过渡，杆身截面是由上向下逐渐增大的。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