由于发动机结构与受力比较复杂,传统的分析方法不能反映其实际的受力和变形,使得发动机设计存在缺陷。有限元技术是一个强大的分析工具。其应用于发动机的研究，使得对发动机及连杆等主要零部件的结构强度分析更加精确，给设计和优化工作带来了很多便利。

1。2国内外研究现状

1。3本文研究目的和内容

本文主要目的是对摩托车发动机连杆进行疲劳可靠性分析。连杆是发动机的主要运动件，承担着将热能转化为机械能的核心任务，是最为重要的构件。发动机在工作时，连杆承受周期性的交变载荷而易产生疲劳破坏，疲劳破坏多表现为工作中突然性疲劳断裂。对摩托车而言，在行驶过程中发动机突然损坏会带给驾驶者生命危险。因此对连杆进行疲劳可靠性分析是十分必要的。

本文主要内容包括：

（1）确定摩托车发动机运动参数和连杆的结构和尺寸，并对发动机各工况下的连杆进行运动与受力分析，确定了发动机连杆工作时最大拉伸与最大压缩工况的载荷；

（2）利用Pro/E绘制连杆的3D模型，并将其导入ANSYS Workbench软件的建模环境中，再对连杆最大拉伸和最大压缩工况进行静力学分析，得到连杆的应力和应变云图，具体包括单元类型选择与划分和约束与载荷的施加，分析得出连杆满足静强度要求，其危险部位主要在连杆小端孔内壁和小端与杆身的过渡区，以便进行模态分析和疲劳分析；

（3）进行自由模态分析，计算自由状态下连杆的固有频率，得到模态频率及各阶振型，找出连杆结构上的薄弱环节；

（4）根据以上静强度分析和模态分析得出连杆的危险部位，选择运用ANSYS Workbench中的Fatigue Tool对连杆小端最大拉伸和最大压缩工况进行疲劳可靠性分析，分析连杆的等效交变应力、疲劳损伤、疲劳安全系数、疲劳寿命和寿命疲劳敏感性，得出本文连杆小端与杆身过渡区损伤较大、寿命低和安全可靠性不足，并提出了改进意见。

发动机工作时连杆的受力非常复杂，本文只是对连杆做了一些初步的分析，在约束和载荷的施加上与实际情况存在一定差距，因此的出的结论与实际情况也存在差距。但是本文的结论可以应用于连杆的设计和优化工作，可以提供为设计和优化提供相关的数据和理论依据，提高连杆的可靠性。

第二章 连杆的运动与受力分析

本章主要分析连杆在工作中的运动和受力。连杆的运动是小端往复运动与大端绕曲轴回转轴线转动所形成的复合运动，整个连杆相对于小端做一定角度的摆动。连杆的受力，主要是燃气爆发时作用在活塞上的压力和活塞组往复运动的惯性力，两者的大小与方向呈周期性变化。

发动机的相关参数如表2-1所示。

表2-1 发动机相关参数

发动机性能 参数

最大功率（kW/r/min） 8。0/8500

最大扭矩（N。m/r/min） 9。3/7500

气缸直径（mm） 58

活塞行程（mm） 49。5

燃气最大爆发压力（bar） 54

连杆总成质量（g） 126

活塞组的质量（g） 180

2。1连杆的运动分析

图2-1 曲轴连杆机构运动简图

如图2-1所示，用曲柄滑块机构来模拟发动曲轴连杆机构的运动过程。图中点A为连杆小端孔中心，点B为连杆大端孔中心，点O为曲柄回转中心，AB为连杆两端孔中心长度，OB为曲柄长度。取活塞运动至上止点时活塞销中心（连杆小端孔中心）A1为坐标原点。