2。1。2  连杆的角位移 5

2。1。3  连杆的角速度 6

2。1。4  连杆的角加速度 6

2。2  连杆的受力分析 7

2。2。1  气体的压力计算 7

2。2。2  往复惯性力的计算 8

2。3  连杆最大拉压工况下的载荷分析 9

2。3。1  连杆最大拉伸工况的受力分析 9

2。3。2  连杆最大压缩工况的受力分析 9

2。4  本章小结 10

第三章 连杆的静态强度分析 11

3。1  连杆三维模型的建立 11

3。1。1 Pro/Engineer 三维建模软件的介绍 11

3。1。2  连杆的三维几何模型 12

3。2  有限元模型的前处理 13

3。2。1 ANSYS Workbench 有限元软件介绍 13

3。2。2  有限元模型的网格划分 14

3。3  边界条件的定义 15

3。3。1  位移边界条件的定义 15

3。3。2  载荷边界条件的定义 15

3。4  连杆的静强度计算 16

3。4。1  连杆的最大拉伸工况分析 16

3。4。2  连杆的最大压缩工况分析 18

3。5  本章小结 21

第四章 连杆的动态分析 22

4。1  模态分析概述 22

4。2  计算模态分析理论 22

4。3  应用 ANSYS Workbench 的模态分析 23

4。3。1  有限元模型的建立 23

4。3。2  模态求解 24

4。3。3  模态计算的结果分析 26

4。4  本章小结 28

第五章 连杆的优化分析 29

5。1 ANSYS Workbench 优化设计介绍 29

5。2  优化设计的原理 29

5。3  连杆的优化设计过程 30

5。4  优化结果的分析 32

5。5  本章小结 39

结论 40

致谢 41

参考文献 42

第一章 绪论

1。1  选题的目的和背景

连杆是发动机中最为关键的机构，对发动机的发展有着非常之大的影响。活塞将 气缸气体压力经过与其接触的活塞销传递给连杆，连杆又经过复杂的平面运动将受到 的力转给曲轴，将活塞周期性往复运动变换为曲轴的绕其中心的圆周运动，故其具有 连接活塞和曲轴并对外输出做功的功能[1]。连杆的运动非常之繁琐[2]，有上下和左右 摇摆运动。拉伸、压缩等不断周期性变化的力导致连杆在工作中非常容易受到损坏[3]， 降低了其使用寿命，乃至有可能产生突发情况损害到正在工作的人的生命。所以，对 发动机连杆的可靠性及提升其使用年限的研究一直被人们热切关注。