1. 研究目的与意义（文献综述）

自从百年前柴油机发明以来，柴油机凭借其适应功率范围大、热效率高、同等输出功率下消耗能源少的优点，在重型汽车、大型机械、农业机械及船舶上得到了广泛的应用。柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。

柴油机连杆是内燃机的主要运动件之一，连杆组承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此连杆受到压缩、拉伸等交变载荷作用。连杆必须有足够的疲劳强度和结构刚度。疲劳强度不足，往往会造成连杆体或连杆螺栓断裂，进而产生整机破坏的重大事故。若刚度不足，则会造成杆体弯曲变形及连杆大头的失圆变形，导致活塞、汽缸、轴承和曲柄销等的偏磨。所以，我们目前最关心的就是柴油机连杆薄弱处，在设计中对薄弱点加强。作为一种有效的分析方法，基于ansys的有限元分析在连杆的设计中已经得到了广泛的应用。

我们先根据已知的柴油机参数，严格按照《内燃机设计》^[1]，进行该柴油机连杆的设计，选定连杆的结构型式、大小头及杆身的结构和尺寸，以及润滑方式、定位方式等，为三维建模和计算校核打下基础。在ansys分析计算中，诸多研究^[2-8]表明，难点在于对已建模型进行边界条件处理和载荷仿真加载。冯垣洁等^[9]、奉友勤^[10]对连杆的计算边界条件做出了两种简化处理方式，一种是传统的处理办法，即对过盈配合采用施加等效压力，对轴与轴瓦之间的接触力采用施加分布函数载荷的方法；另一种是采用接触单元处理过盈和接触关系，对计算结果进行讨论。第一种传统上处理办法对连杆进行强度分析方便快捷；第二种方法结果精确仿真度高但操作繁琐。关于载荷的施加是另一个难点，柴油机连杆在工作中受力复杂，主要受到活塞销传来的周期性的气体作用力、活塞往复运动的惯性力和因连杆的变速摆动所产生的惯性力矩，这些载荷带来的直接后果是使连杆受到拉伸、压缩、弯曲等交变载荷^[11]。王远等^[12]将复杂的连杆载荷分解为预紧工况、装配工况、爆压工况和惯性工况实施有限元计算,对其各种指标进行评价。将预紧工况、装配工况和惯性工况计算结果叠加,评价杆身与大头盖接触面的压力分布。最后采用基于有限元计算结果的疲劳分析方法获得连杆的疲劳安全因子分布,评价其疲劳特性。而杨国旗等^[13]认为振动是做机械结构分析不得不面对的问题,由于振动会造成各零部件的共振或 疲劳,导致结构失效,故必须了解其固有频率和振型。对连杆结构进行的模态分析,找出发动机连杆的 设计缺陷并加以改进,将为评价现有结构的动态特性、诊断和新产品动态性能的预估及优化设计,提供科学的依据。除此之外，叶国林等^[14]、范鑫等^[15]、进行了爆压和最大拉伸工况下的疲劳强度计算，准确迅速地得是连杆按强度失效的主要故障模式，通过分析计算出最大拉、压力并进行加载，得出了连杆接触面间的压力分布、连杆的应力分布及强度等，并对连杆进行了优化设计。

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容： 根据已知的各项参数严格按照《内燃机设计》进行该柴油机连杆的设计，选定了连杆的结构型式、大小头及杆身的结构和尺寸，以及润滑方式、定位方式等。采用pro/e三维建模软件对连杆进行实体建模，导入ansys12.0进行强度分析。

（2）主要目标：本毕业设计的主要目的是了解和初步掌握ansys有限元分析软件，并对该柴油机连杆进行设计和疲劳强度分析计算，找出连杆上的薄弱环节。

（3）技术方案及措施：本次毕业设计采用pro/e进行三维实体建模，导入ansys12.0中进行网格划分，边界条件和载荷处理，最大拉力、压力计算及载荷加载，得到计算结果并考虑疲劳安全系数分析得出结论。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 袁兆成.内燃机设计[m].北京：机械工业出版社.2008.

[2] 王银燕，张鹏奇，王善. 柴油机连杆杆身疲劳强度可靠性分析[j]. 哈尔滨工程大学学报，2001 , 22 (1) :67-71

[3] 朱金和. 基于ansys的yc6105zlq柴油机连杆静态有限元分析[d].南昌：江西农业大学硕士论文，2014