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连杆建模与强度分析 姓名：蔡川东 学号 班级：工力一班 日期：2014 年12 月16 日 目录 连杆建模与强度分析 1 摘要 3 1 模型的介绍 4 1.1 连杆模型的建立 4 1.2 模型材料参数及设置 6 1.2.1 材料参数 6 1.2.2 Workbench 中添加材料以及设置相关属性 6 1.3 有限元模型的建立 7 1.3.1 有限元模型 7 1.3.2 Workbench 中的接触设置 8 1.4 连杆受力状况 10 1.4.1 在最大惯性力引起的拉伸力工况 10 1.4.1.1 Workbencn 中拉伸力工况的施加 11 1.4.2 螺钉预紧力的施加 12 1.4.2.1 典型螺栓预紧力的作用方式 13 1.4.2.2 本实例中螺栓预紧力的施加 14 1.4.3 轴瓦的过盈配合力 16 1.4.3.1 什么是过盈配合 16 1.4.3.2 Workbench 中过盈设置 16 1.4.3.3 几何过盈 16 1.4.3.4 设置实际过盈量 18 1.4.3.5 过盈量的检查 19 2 结果分析 20 2.1 单独过盈配合作用结果 20 2.2 单独螺栓预紧力作用效果 22 2.3 全部加载后连杆的应力分布 23 3 总结 25 摘要 连杆作为柴油机的关键重要的零部件之一，在工作中承受交变的拉压载荷的作用，受力比较复杂，而 连杆的可靠性和寿命很大程度上决定柴油机的可靠性和寿命。因此要求连杆具有足够的结构强度。随着计 算机软、硬件与有限元技术的不断发展，大型通用有限元技术已成为工程技术领域进行产品开发与结构设 计优化的首选。当前，对连杆的静态精细有限元分析技术已较为成熟，计算精度也越来越高。本文以 柴油 机连杆为研究对象，首先在三维造型软件 Pro/E 中建立包括大端盖、连杆、连杆衬套、轴瓦在内的连杆组 装配体三维实体模型，然后以 step 格式导入有限元分析软件 Workben14.5 中，考虑各部件之间的接触关 系及装配预紧力，从传统静力学的角度对连杆的装配工况、受力工况，进行精细三维接触有限元分析。得 到各工况下连杆组的应力分布及变形情况，对连杆的可靠性进行验证。 对连杆分析之前查阅过诸多文献，关于模型的建立，模型的简化，螺栓预紧力的施加，过盈装配的实 现，连杆运动过程的载荷施加等等。由于资源有限，大多数文献中并无精细到操作过程的简介，而只能从 Workben 的其他实例中总结方法和经验来运用于本实验。这个过程是繁琐而耗时的，但经过不断尝试，在 Workbench 的过盈接触分析以及螺栓预紧力施加上有深刻的认识。本实验过程中，由2 维CAD 设计图建立 3 维实体，并划分有限元网格，考虑运动中的连杆的边界条件和力的施加方式，建立计算模型，进行一种 工况的强度分析。在这个过程，将详解分析软件Workbench 中螺栓预紧力、过盈装配的设置问题。 课题的主要内容为: 1)读懂CAD 图纸； 2)根据需要修改不必要的细节，建立模型，包括杆身,大端盖,连杆衬套,连杆螺栓和轴瓦； 3)根据计算机的计算能力，选取适当的单元网格，设置材料属性,在各部件之间设置接触对； 4)正确处理载荷和边界条件； 5)完成强度分析； 6)撰写计算报告； 1 模型的介绍 1.1 连杆模型的建立 连杆组件三维模型采用 Pro/E 来建立准确可靠的计算模型。Pro/EN