2。2。1  有限元软件介绍 5

2。2。2  有限元基本思想 7

2。3 连杆有限元模型的建立 7

2。3。1  连杆三维模型的建立 7

2。3。2 连杆有限元模型的建立 8

2。4 本章小结 12

第三章  连杆受力分析与计算 13

3。1 连杆所受的气体作用力�� 14

3。2 连杆所受的惯性力 15

3。2。1 连杆的加速度 15

3。2。2 连杆的质量分布 16

3。2。3  往复惯性力 17

3。3 连杆载荷计算 17

3。3。1 最大压缩工况 18

3。3。2  最大拉伸工况 18

3。4 本章小结 19

第四章  连杆模型的载荷加载与有限元计算分析 20

4。1 设置边界条件 21

4。2 最大压缩工况计算求解及结果分析 22

4。3 最大拉伸工况计算求解及结果分析 25

4。4 本章小结 27

第五章  强度校核及优化分析 28

5。1 连杆疲劳强度 28

5。2 拉伸工况强度校核 28

5。3 压缩工况强度校核 29

5。4 优化分析 31

5。4。1 压缩工况 31

5。4。2 拉伸工况 32

5。5 本章小结 33

结论 34

致谢 35

参考文献 36

第一章 绪论

1。1  研究背景和意义

在实际生产生活中，机械在正常工作的过程中，承受着许多载荷的作用。这些载 荷不是静态的，而是动态变化的。载荷的大小和方向都是不确定的，这就对研究造成 了很大的困难。例如，轴承在工作过程中，受到很多载荷的作用。不仅受到轴向载荷 的作用，而且还会伴随着径向载荷[1]，甚至还会有剪切应力的作用。对于连杆而言， 也是如此。连杆在工作的时候，很有可能出现应力集中。表面应力集中的材料部分， 在力的作用下。会发生剪切滑移，形成疲劳源[2]。在剪切应力得反复作用下，会使裂 纹进一步扩大。最终，扩大到一定地步，就会产生疲劳断裂。连杆作为发动机中，传 递力和力矩的重要零件。其不断进行往复运动，受到拉伸压缩载荷的作用。应力主要 表现形式为脉动循环变应力，很容易造成疲劳断裂[3]。

为了保证发动机的正常工作，则必须对连杆进行强度校核。不仅连杆的强度要满 足要求，连杆杆身的刚度也是如此。这是连杆设计的准则，连杆设计必须要满足这个 条件。在满足这个条件的前提下，要对连杆进行优化设计。连杆的优化设计原则即是 在保证连杆强度的同时，尽量减轻连杆的质量[4]。于此同时，还可以通过减小连杆的 尺寸，体积大小来节约成本。