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7Shenoy, P。 S。 and Fatemi, A。 Connecting rod optimiz- ation for weight and cost reduction。 SAE Technical Paper 2005-01-0987, 2005。

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12Stephens, R。 I。, Fatemi, A。, Stephens, R。 R。,  and Fuchs, H。 O。 Metal fatigue in engineering, 2nd edition, 2000 (John Wiley & Sons, New York)。摘要：汽车内燃机连杆是经过复杂负载的高量产部件。对该部件进行适当的优化必须对工作状态下所施加的载荷和由此产生的应力有详细的了解，这对发动机的燃油效率和汽车行业的更加活跃是至关重要的。在这项研究中，在工作负载条件下对一个典型的连杆进行了详细的负载分析，随后通过准动态有限元分析（有限元分析）获得周期的应力变化。在得到的应力时间变化图的基础上，研究了应力比的变化、平均弯曲应力和在工作状态下连杆的各个位置的多向应力状态。测试分析发现，连杆轴向载荷和弯曲应力显著，在连杆的临界区域还存在多轴应力。通常使用的有限元静态应力分析与有限元动态应力分析之间进行比较。比较显示出所获得的两组应力分析之间存在相当大的差异。

关键词：连杆载荷分析，连杆应力分析

一、介绍

汽车内燃机连杆是一种高容量生产的关键部件。它将往复活塞与旋转的曲轴连接起来，将活塞的推力传递给曲轴，并承受复杂的载荷作用。它承受了个108~109个周期的高循环荷载，其中从燃烧高压缩载荷到惯性高拉伸载荷。因此，该组件的耐久性是至关重要的。在设计过程中通常考虑最坏的情况下的负载。文献综述表明，研究者[1，2]使用最大惯性负载作为一个极端负载对应的拉伸载荷和使用压缩气体产生最大扭矩作为另一个极端的设计负荷相对应的压缩载荷。近年来，车辆燃油效率被更加的重视。发动机连杆的优化是燃油效率的关键。然而，对该部件进行适当的优化必须对工作状态下所施加的载荷和由此产生的应力有详细的了解。文献综述

惯性负载是一个随时间变化的量，可以参考连杆或活塞组件的惯性负载。这样复杂的结构运动中自然存在一些问题，如：在一个连接杆的端部的峰值负载是否代表最坏的情况下装载？在弯曲和轴向载荷的影响下，会不会出现比在轴向载荷情况下更高的应力？此外，有关弯曲刚度要求与弯曲和多轴应力大小的文献很少。

Webster等人[2]对高速柴油机连杆进行三维有限元分析。他们在分析中使用实验测量的最大压缩载荷和与本质上是活塞组件惯性载荷的最大的拉伸载荷。在活塞销端和曲柄端的负载分布也被实验确定。 Ishida等人[3]测得连杆杆身中心和杆底的应力变化，以及在杆身中心处的弯曲应力变化。从他们的研究中可以观察到，在发动机高速运转下，连杆杆底的最大应力不会发生在顶部。也可观察到的应力比随位置的变化而变化，并在一个给定的位置应力比随发动机转速的变化而变化。在一个发动机循环中杆身中心最大弯曲应力大约为该位置最大应力的25%。