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連桿作為發(fā)動機的關鍵零部件，工作中受到拉伸、壓縮和彎曲等交變載荷的作用，工作狀況比較惡劣，因此在發(fā)動機設計中受到很大關注。作為一種有效的分析方法，有限元強度分析在連桿設計過程中已經得到了廣泛應用。
本研究首先對某4缸車用發(fā)動機的連桿進行分析，找出結構上的薄弱點，并與試驗情況對比，然后再通過精細計算得到在兩種不同軸瓦過盈量、螺栓預緊力作用下，局部倒圓角尺寸對應力影響的關系曲線，進而對設計提出改進建議，達到了提高結構強度的目的。
連桿組件包括連桿體、連桿大端、連桿軸瓦及緊固螺栓等構件。為便于施加載荷和約束，在分析模型中加入了活塞、活塞銷和曲柄銷，這一做法的好處在于，可以省去以往連桿計算中對載荷分布規(guī)律和分布包角的處理，減少由于邊界條件與載荷假設帶來的誤差，整體分析模型如圖所示。
連桿的作用是傳遞燃燒室內的氣體壓力使曲軸產生圖連桿分析模型圖旋轉運動，其本身的運動是小端隨著活塞作往復直線運動，大端與曲拐一起繞曲軸軸線旋轉運動。連桿組件上的主要載荷有4種。
連桿大端軸瓦通過一定的過盈量壓入大端孔內，在兩者之間產生壓力從而保證在運轉過程中的貼合性。在早期的分析計算中，過盈量一般采用組合厚壁圓筒理論或者均布溫升法來施加，在處理中存在一定誤差。而目前，計算時可在模型上直接施加過盈量，從一定程度上減小了模型處理誤差。
連桿螺栓預緊力的作用是拉緊連桿大端和大端蓋。在發(fā)動機運行過程中，螺栓上的作用力實際上也是變化的，在分析中第1個工況采用實測預緊力施加在螺栓上，后續(xù)工況中螺栓受力依據受力平衡條件自動計算得到。
連桿組所受的最大壓縮力出現在做功行程開始的上止點附近，即為最大燃燒壓力和慣性力共同作用，最大爆壓施加在活塞頂面上，慣性力與最大拉伸載荷相同。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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