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連桿作為內(nèi)燃機(jī)最重要的零件之一，在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷，若其強(qiáng)度不夠，就會(huì)影響內(nèi)燃機(jī)的正常工作，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故，因此對(duì)其強(qiáng)度提出了很高的要求。
以往的連桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靠經(jīng)驗(yàn)及參考資料，其尺寸較難把握，通常不是選得過大就是過小，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不經(jīng)濟(jì)或不安全。另外，無法找出造成不安全的根源，不能從積極方面對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，給出提高結(jié)構(gòu)安全性和可靠性的有效措施。為克服這些弊端，采用Solidworks軟件對(duì)內(nèi)燃機(jī)連桿進(jìn)行三維實(shí)體建模，用ANSYS軟件對(duì)連桿進(jìn)行有限元分析。根據(jù)分析的結(jié)果，從應(yīng)力云圖來獲取在危險(xiǎn)工況下連桿應(yīng)力的分布情況，從而計(jì)算出連桿的安全系數(shù)。該方法縮短了連桿的設(shè)計(jì)周期，提高了連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。
連桿材料為35CrMoA，該材料的性能參數(shù)：強(qiáng)度極限985 MPa，屈服極限835 MPa，彈性模量E=201 GPa，泊松比0.28。
連桿組件包括連桿體、連桿蓋、連桿螺栓、小頭襯套和連桿軸瓦，它們合成一個(gè)整體連接著活塞銷和曲柄銷。活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過連桿和曲拐變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而連桿組件主要承受缸內(nèi)氣體作用力和慣性力。經(jīng)分析，連桿的最大載荷出現(xiàn)在進(jìn)汽沖程的上止點(diǎn)附近(產(chǎn)生最大拉應(yīng)力)和膨脹沖程上止點(diǎn)附近(產(chǎn)生最大壓應(yīng)力)，因此選取連桿的這兩個(gè)位置進(jìn)行靜力計(jì)算及應(yīng)力分析。
工況1：當(dāng)活塞位于進(jìn)氣沖程上止點(diǎn)時(shí)，連桿處于最大受拉工況，此時(shí)，連桿受活塞組的慣性力作用、連桿自身的擺動(dòng)慣性力、連桿小頭襯套和大頭軸瓦的徑向裝配壓力和連桿大頭所承受的螺栓預(yù)緊力。
工況2：當(dāng)活塞位于膨脹沖程上止點(diǎn)附近時(shí)，連桿處于最大受壓工況，此時(shí)，連桿載荷有活塞組的慣性力、連桿自身的擺動(dòng)慣性力、小頭上承受的燃?xì)鈮毫Α⑦B桿小頭襯套和大頭軸瓦的徑向裝配壓力和連桿大頭所承受的螺栓預(yù)緊力。
經(jīng)有限元分析計(jì)算，在轉(zhuǎn)速為1500 rpm時(shí)，連桿在工況1工作時(shí)，小頭孔上部受最大拉伸載荷，其值為15742N；連桿在工況2工作時(shí)，小頭孔下部受最大壓縮載荷，其值為129858 N。
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