完整版柴油机连杆的优化设计毕业设计Word文档下载推荐.docx

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引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

3）其它

学生毕业设计（论文）原创性声明

本人以信誉声明：

所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。

与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

毕业设计（论文）作者（签字）：

年月

摘要

连杆在现代汽车工业中所起到的作用无可替代，是发动机中主要传动部件之一。

但由于连杆工作情况的恶劣，传统的设计方法已经很难兼顾稳定性、经济性等方面，缺乏竞争力。

本文基于这一实际情况首先将完成6108型柴油机连杆各参数的设计计算并进行传统校核，校核均安全后运用CATIA和CAXA等软件分别建立三维和二维模型，完成连杆三维和二维的零件图和装配图。

有限元法是现代设计一种常用的高效能方法，将整个连续体离散为有限个单元，通过各个单位的应力情况得到更直观的分析结果。

本设计利用CATIA对已建好的三维连杆体模型进行有限元分析，得出连杆应力分布图、变形图、位移图等信息，对照所得的应力图等进行更准确的分析，最后提出了优化方案。

关键词：

连杆三维建模CATIA有限元分析优化设计

ABSTRACT

Connectingrodinthemodernautomobileindustryplaysairreplaceablerole,isoneofthemaintransmissionpartsintheengine.Butduetothebadconnectingrodworkingcondition,thetraditionaldesignmethodishardtobalancestability,economy,etc.,thelackofcompetitiveness.Firstinthispaper,basedontheactualsituationwillcompletethedesigncalculationandtheparametersof6108typedieselengineconnectingrodfortraditionalcheck,checkallsafetyusingCATIAandCAXAsoftwarerespectivelyafterthreeundertwokindsofmodelissetup,finishconnectingrodthreepeacekeeping2dpartdrawingandassemblydrawing.Finiteelementmethod（fem）isakindofcommonlyusedhighlyefficientmoderndesignmethod,theentirecontinuumoffinitediscreteunits,moreintuitiveisobtainedbythestressstateineachunitofanalysisresults.ThisdesignusingCATIAtoalreadydevelopedthree-dimensionalmodelforfiniteelementanalysisofconnectingrodbody,itisconcludedthattheconnectingrodstressdistributionanddeformationfigure,displacementdiagram,suchasinformation,controltheshouldtrytomakemoreaccurateanalysis,finallyputforwardtheoptimizationscheme.

Keywords:

finiteelementanalysisofconnectingrod3dmodelingusingCATIAoptimizationdesign

摘要I

ABSTRACTII

1绪论1

1.1连杆简介及设计要求1

1.1.1连杆简介1

1.1.2设计要求2

1.2CATIA简介2

1.3本课题研究方向及意义2

1.4本章小结3

2连杆参数设计及校核4

2.1材料选择及强化处理4

2.1.1连杆材料的选择4

2.1.2强化处理工艺4

2.2连杆主要尺寸参数的设计4

2.2.1连杆长度L4

2.2.2连杆小头设计5

2.2.3连杆衬套设计6

2.2.4连杆杆身设计6

2.2.5连杆大头设计7

2.2.6连杆螺栓设计8

2.3连杆小头的强度计算9

2.3.1连杆小头承受的作用力9

2.3.2连杆小头轴承的比压校核13

2.3.3连杆小头的疲劳安全系数13

2.3.4连杆小头横向直径减少量14

2.4连杆杆身的强度计算14

2.4.1连杆所受最大拉伸力和压缩力14

2.4.2连杆中间截面的应力和安全系数15

2.5连杆大头的强度计算17

2.5.1强度计算假设17

2.5.2连杆大头盖受力18

2.5.3连杆大头横向直径减少值20

2.6连杆螺栓的强度计算20

2.6.1连杆螺栓的受力20

2.6.2螺纹所受拉应力20

2.6.3螺栓安全系数21

2.7本章小结22

3连杆三维模型的建立23

3.1连杆的建模思路23

3.2连杆的建模过程23

3.2.1连杆体的建立23

3.2.2连杆衬套、连杆大头盖、螺栓、轴瓦30

3.3连杆装配思路31

3.4连杆的装配31

3.5本章小结33

4连杆的有限元分析34

4.1有限元分析思路34

4.2连杆材料的选择34

4.3网格的划分35

4.4检查模型35

4.5添加连接和设置边界条件36

4.5.1添加连接36

4.5.2边界条件36

4.6施加载荷、计算模型、生成应力图36

4.7连杆疲劳强度校核38

4.8优化方案40

4.9本章小结40

5结论41

参考文献42

致谢43

附录44

附件：

连杆二维零件图和装配图44

1绪论

1.1连杆简介及设计要求

1.1.1连杆简介

连杆在发动机中起到的作用十分重要，是一个不可或缺的部件。

它将活塞往复直线运动转换为曲轴的旋转运动，在活塞和曲轴之间传递作用力以输出功率。

连杆由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成，连杆体与连杆盖分为连杆小头、杆身和连杆大头。

连杆在工作中，除承受活塞传来的气体作用力外，还有活塞组和连杆小头的往复惯性力以及连杆本身绕活塞销座变速摆动的惯性力。

因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。

它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。

连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。

通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。

连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能，又要求具有足够的刚性和韧性。

连杆的基本载荷是拉伸和压缩。

最大拉伸载荷出现在进气冲程开始的上止点附近，最大压缩载荷出现在膨胀冲程开始的上止点附近。

此外，由于连杆是一细长杆件，在压缩载荷作用下，还会引起平行和垂直于曲轴轴线平面内的弯曲。

两种弯曲都会给杆身以附加弯曲应力。

连杆摆动的角加速度和转动惯量而产生的惯性力矩，也使连杆承受附加弯矩。

连杆结构如图1-1所示。

图1-1连杆结构

1.1.2设计要求

查《柴油机设计手册》，连杆的设计要求为：

（1）结构简单，尺寸紧凑，可靠耐用；

（2）在保证具有足够强度和刚度的前提下，尽可能的减轻重量，以降低惯性力；

（3）尽量缩短长度，以降低发动机的总体尺寸和总重量；

（4）大小头轴承工作可靠，耐磨性好；

（5）连杆螺栓疲劳强度高，连接可靠；

（6）易于制造，成本低。

连杆不仅是传力构件也是运动件，不能只靠加大尺寸来改变承载能力，要从材料选用、构形设计、热处理、表明强化等方面采取措施进行优化。

1.2CATIA简介

CATIA是法国达索飞机公司开发的CAD/CAM软件，其强大的曲面设计在飞机、汽车、轮船等领域有很高的知名度，它的曲面造型功能体现在提供了丰富的造型工具来支持用户的造型需求，能满足特殊行业对曲面光滑性的苛刻要求。

CATIAV5R20作为CATIA产品系列，具有良好的开放性和协同性，其内容有：

配置、二维草图的绘制、零件设计、装配设计、创成式外形设计、自由曲面设计、IMA造型设计、工程图设计、钣金设计、高级渲染、DMU电子样机、模具设计、数控加工、结构分析等。

本设计将采用CATIAV5R20进行三维模型的创建和有限元分析。

1.3本课题研究方向及意义

内燃机是现代机械的动力源泉，现广泛用于各种交通工具上。

连杆是内燃机的主要运动件之一，主要实现力和功率的传递。

汽车工业的发展首先应该是内燃机性能的提高和改善，其建立在内燃机各部件性能和使用寿命不断提高的基础上的。

当前工业发展要求内燃机在有足够的强化程度上，转速和功率有较大提高，可以预见各部件特别是连杆的工作坏境将变得更加恶劣。

连杆工作情况将直接影响内燃机整体性能，由其“蝴蝶效应”带来的经济损失是不可估量的。

在追求利益最大化、产品结构最优化的今天，连杆面临的最大问题是结构和稳定性的问题，本课题的研究方向在于采用CATIA软件对连杆进行有限元分析，得出如应力分布、最大应力点等连杆工况的信息，对其进行力学分析，从而进一步完成优化设计。

优化设计的意义在于在满足连杆基本的强度刚度的基础上，对其进行改型设计，从而使连杆可靠性、经济性等方面获得提升，自身质量更小，使其工作更加高效，满足工业发展的日益需求。

1.4本章小结

本章内容为绪论内容，对连杆、课题意义和有限元软件C