3。1计算准备 10

3。2连杆的三维实体模型 10

3。3连杆各部件之间的接触设置 11

3。4网格的划分与材料的定义 14

3。4。1网格划分 14

3。4。2连杆各部件材料的设置 15

3。5计算载荷 16

3。5。1计算各组件质量 16

3。5。2装配工况下的载荷计算 17

3。5。3最大拉伸工况下载荷的计算 18

3。5。4最大压缩工况下载荷的计算 19

3。6位移边界 20

3。7连杆的有限元分析结果 21

3。7。1装配工况下 21

3。7。2最大拉伸工况下 23

3。7。3最大压缩工况下 26

结论与展望 30

结论 30

展望 30

致谢 32

参考文献 33

第一章 绪论

1。1 引言

柴油机自十九世纪末被发明，至今已有一个多世纪的历史。其中二十世纪，是其发展至关重要的一百年，这一百年中柴油机的质量以及其各方面性能都已经取得很大的突破，一跃成为动力机械中的主流产品之一。进入二十一世纪以来，随着电控喷射，共轨，涡轮增压中冷等设备的出现和应用，如今柴油机在重量、噪音、烟度方面已到达了一个很高的水平，更为轻便环保人性化。如今的柴油机凭借其热效率高，结构紧凑，质量轻，功率分布广，操作方便，便于维护等优点，被广泛的使用在车辆船舶电力矿山建筑甚至是军工等方面。跟据《中国柴油机行业市场前瞻与投资战略规划分析报告前瞻》，可以预测在今后的几十年中，柴油机仍然会是主要的原动机之一[1]。然而随着越来越严重的世界性的石化能源短缺，人类生存环境的恶化以及其他新型动力机械（如燃料电池）的竞争，对于柴油机这个在国民经济各个领域中得到广泛应用的传统行业，提出了新的挑战。面对各种工况和环境以及高功率密度的情况下，柴油机的整体及部件的结构强度更是提高其工作可靠性的基础[2]。

    柴油机是将热能转化为动能的机械，曲柄连杆机构则是促使柴油机持续工作和能量转变的主要动力零件，而连杆就是这个机构中关键部件。连杆的运行环境常常伴随着高速与高载荷，所以在柴油机中其也是出现问题较多的构件之一。由此可见，连杆的性能与柴油机动力性，可靠性，寿命以及经济性有着密切的联系。所以连杆也是一直以来柴油机研究的热门课题之一。连杆的结构繁杂，部件较多，一般由连杆体，衬套，大端盖，轴瓦，以及螺栓，螺母构成。连杆的运动也是柴油机中较复杂的，其小端通过活塞销与活塞相连，并同其在气缸内做往复运动；大端通过曲轴销与曲轴相连，并同其在一平面内做圆周运动；连杆杆身在小端与大端运动的双重作用下做周期性摆动。而更大的难点在于，连杆的受力也的极其繁杂，连杆主要承受呈周期变化的爆燃压力，以及由于运动所产生的惯性力[3]。值得一提的是，由于气体爆燃时存在巨大的冲击力，使得连杆的工作中极易处于疲劳状态，所以疲劳断裂也正是连杆的常见失效原因。这也决定了连杆材料需具备足够的强度与刚度，能够承受疲劳和冲击。然而这并不意味这为了提高连杆的刚度和强度而盲目的加大尺寸，这样既会造成材料的浪费又会影响柴油机的工作性能，所以设计时要求连杆需有一定的刚度和强度的前提下尽可能的轻量化[4]，所以连杆的结构的强度分析尤为重要。