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发动机连杆分析 Connecting rod analysis 杨明 彭卫国 （富奥汽车零部件股份有限公司吉林长春 130033） 一 摘要 连杆是发动机中传递动力的重要组件，它在工作中承受各种复 杂的、周期性变化的拉、压及惯性力等外载荷。此次分析的改进的连 杆，不但连杆的材料发生变化，由金钢变成了铝合金，而且省去了轴 瓦和衬套。本文将应用 abaqus 对改进连杆进行分析。 二 前言 通过模拟标定工况和超速工况下的拉伸力和压缩力连杆受到的 载荷，得到连杆各个部位的应力应变的状态，找到我们设计时想要得 到的关键部位的应力应变状态，找到工况下的危险状态。 三 计算分析 a. 单位： 长度mm，力N，应力Mpa b. 材料参数： 零件名称 材料 弹性模量 泊松比 屈服极限 强度极限 连杆盖 Al-Si-Cu 0.79e5 0.33 350 连杆杆身 Al-Si-Cu 0.79e5 0.33 350 螺栓 30CrMnsi 2.1e5 0.3 1000 c.计算工况 工况 说明 拉伸工况1 载荷1190.2N(转速为2300r/min) 拉伸工况2 载荷2025.5N(转速为3000r/min) 压缩工况1 载荷4896.6N(转速为2300r/min) 压缩工况2 载荷4122.2N(转速为3000r/min) d. 网格 对连杆杆身和连杆盖采用C3D10M ,对螺栓采用C3D8I，进行计算 以保证计算精度。根据模型尺寸适当选取单元尺寸，保证尺寸最小处 布置单元不小于3 个，并且保证圆角、倒角部位和关键位置的单元尺 寸足够小，以增加精度。 图一 连杆图 红圈部分：为高应力峰值圆角半径处区域 需加密划分 f: 计算条件：螺栓预紧力为17100N g:计算结果及分析 1. 螺栓装配的工况 图二 连杆总成装配完成时的应力状态，此时连杆盖和杆身主要受力来自螺 拴预紧力，大部分位置最大合应力不超过200Mpa。 2.超速工况下最大拉伸力的应力应变状态 图三 超速工况下3000r/min 时，受到最大的拉伸力2025N 时的应力状态， 可以看到小头和杆身的连接处，有应力集中的情况（10Mpa 左右），这是我们关 注的拉伸情况的关键位置（灰色区域为30Mpa 以上应力） 3.超速工况下最大压缩力的应力应变状态 图四 标准工况下2300r/min时，受到最大的压缩力4896N时的应力状态，可 以看到大头，小头和杆身的连接处，有应力集中的情况，这是我们关注的压缩情 况的关键位置（灰色区域为30Mpa以上应力）。 4.最大拉伸力的工况下，出现了小孔的应力集中 图五 在单独的拉伸力的作用下，小孔时小头孔最薄最薄弱的位置，而且 也是作为疲劳往复力的作用下的关键位置，要重点关注。 5.连杆大头和连杆盖接触应力云图 图六 连杆盖和杆身接触面应力在最大拉力工况，保证最小的接触应力是 30Mpa，说明，加载的拧紧力距足够大，足以克服最大拉力，使连杆盖和杆身紧 密接触。大部分的接触区域都有足够大的接触应力，表明连杆与连杆盖在超速、 最大受拉工况下能可靠接触，由此可知，预计的拧紧力距已经足够大，可以作为 施加螺拴拧紧力距的参考依据。 6..螺拴截面应力 图七 螺拴截面应力为365.1Mpa，远小于螺拴材料屈服极限850Mpa 计算结果 大头孔过渡部 小头油孔 小头孔过渡部位 螺钉截面应力 位应力 （Mp