基于有限元的发动机连杆静态有限元分析文献综述

 2022-07-14 06:07

文献综述

论文题目 基于有限元的发动机连杆静态有限元分析

摘 要

连杠作为发动机结构中一个重要构件,其作用是将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动,并在活塞和曲轴之间传递作用力。以某发动机连杆为研究对象进行结构设计和力学分析,应用Pro/E软件进行建模,以ANSYS软件为平台,对连杆模型进行有限元分析。为了能更好地保证精度,使边界条件和载荷与工程实际情况相符合,并考虑各种受力情况,进行静力学分析、模态分析。通过静力学分析和动态的模态分析,并不断对发动机连杆的改进使设计出的发动机连杆具有较高的静刚度和动态特性,从而保证生产出的发动机连杆满足设计要求。
关键词:有限元分析;发动机连杆;ANSYS

1 前言

有限元法自1943 年次提出以来,有限元理论及其应用得到了迅速发展。发展至今,已由二维问题扩展到三维问题、板壳问题,由静力学问题扩展到动力学问题、稳定性问题,由线性问题扩展到非线性问题。随着计算机技术的普及和发展,各类有限元软件的应用相应而起。而其中最典型的是ANSYS软件。ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析软件,是世界范围内增长最快的计算机辅助工程软件,能与多数计算机辅助设计软件接口,实现数据的共享和交换,如Pro/E, AutoCAD等。是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。时至现在社会,其应用在我们身边的各个方面、各个领域有着广泛的应用。发动机连杆的高加工精度对其强度、刚度、稳定性有了更高的要求。在连杆的结构设计中,以现代有限元方法和模态分析理论为支撑的现代设计方法,已经成为发动机连杆设计发展的必然趋势。发动机连杆是发动机中技术含量极高的部位,对其材质、冶金工艺、热处理等要求极高。因此,开展对发动机连杆的力学性能研究对提高发动机连杆的强度、刚度、稳定等性能有较大意义。

2 正文

众所周知,不同的发动机对连杆设计有着不同的要求。柴油机连杆,压力大,转速偏低,首先考虑强度,因而结构尺寸偏大,质量大因承受的爆发,刚度强;汽油机连杆,特别是高速汽油机连杆,因其转速高、惯性力大,所以连杆要求结构轻巧,质量小,刚度强。遵循以上原则,连杆设计中,首先要确定连杆长度,这是与整机密切相关的参数,它决定连杆的基本构型。再确定连杆小头孔尺寸,它与活塞销孔以及活塞销的设计联系在一起,综合分析决定。连杆大头孔的尺寸是与曲轴的连杆轴径直径共同确定的,这也是决定连杆基本构型的重要尺寸之一 。

为了满足发动机高强度、高精度、高可靠性的要求,发动机连杆应有更高的静、动刚度、更高的抗振性。目前,目前国内外对发动机连杆机构的动力学分析的方法很多,而且已经完善和成熟,但仍缺乏一种基于良好生产效益、经济效益上的综合性分析,因此要在清晰、全面剖析的基础上,有机地将各研究模块联系起来,达到既简便又清晰的设计目的,力求为发动机连杆的设计提供一种综合全面的思路。发动机连杆性能的好坏直接关系发动机是否能安全可靠地工作以及整个发动机的使用寿命。分析研究的主要任务是应用Pro/ E建立连杆主要零部件的几何模型对发动机连杆进行运动学和动力学分析,着重分析活塞的位移、速度、加速度以及工况的作用力和机构的惯性力,并对其强度和刚度进行校核;利用三维软件Pro/E建模后再导入ANSYS中进行分析。

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