连杆受力分析审批稿
04 曲柄连杆机构的 受力分析
图4-1 活塞组合 1—活塞 2—活塞销 3—挡圈 4—气环 5—油环 4 曲柄连杆机构的受力分析4.1 曲柄连杆机构的组成摩托车发动机的曲柄连杆机构由活塞、活塞环、活塞销、连杆、大小头轴承、曲轴等组成。
4.1.1 活塞组合活塞组合由活塞、活塞环、活塞销、活塞销挡圈等组成，见图4-1。
它的功能是：1）承受气缸中可燃混合气燃烧产生的压力，并将作用力通过活塞销传给连杆，带动曲轴旋转。
2）活塞顶部与气缸盖组成燃烧室。
3）通过安装在其上的活塞环，保证气缸的密封性。
4.1.1.1 四行程发动机活塞四行程发动机活塞的顶面呈平面形，且对应于进、排气门之处加工有凹坑，以避免在运动中与进、排气门相干涉，在顶面有“IN ”标记表示进气侧，保证活塞安装时的方向。
在活塞槽部通常设有两道气环、一道油环。
在油环槽周围，设置有许多回油小孔，安装油环后，能刮去缸壁上多余的润滑油（见图4-2）。
有些活塞在油环槽下再加工一个较浅的环形槽，其上也加工回油小孔。
四行程发动机活塞所有环槽上都无需有定位销孔，原因是四行程发动机的气缸上无气口，活塞环运动时不会产生干涉现象。
为适应活塞在高温、高压、高速条件下工作，活塞通常多采用质量轻、导热性好的高铝合金来制造。
有些活塞表面还进行镀锡处理，以提高其磨合性。
4.1.1.2 活塞环 四行程活塞裙部较短，并无需做有缺口，因四行程发动机的进、排气道没有气缸盖上。
但有时为避免与曲轴相撞，并为增加裙部弹性及减小活塞质量，在受力不图4-2 四行程汽油机的活塞1—气门坑 2—回油孔 3—裙部缺口大的沿销孔方向两侧，从底部各开一个浅而长的圆弧形缺口。
活塞环的功能是：1）密封气缸与活塞间的间隙，防止漏气。
2）刮去气缸壁上多余的机油。
3）把活塞的热量传递给气缸体散发。
活塞环应具有良好的密封性，在高温、高压、和高速的工况下，具有良好的弹度、弹性和耐磨性；此外，并应有良好的磨合性与加工性。
为适应这些要求，活塞环的材料多选用合金铸铁。
连杆分析报告
连杆分析报告1. 简介连杆是机械装置中常用的零部件之一，广泛应用于发动机、机械传动系统等领域。
连杆通常由两个铰接在一起的杆件组成，用于连接两个旋转或振动部件。
本文档将对连杆进行分析，包括材料选择、结构设计和机械性能等方面进行讨论。
2. 材料选择连杆通常承受着较大的拉压力和转动力矩，因此材料的选择对于连杆的强度和耐久性至关重要。
常用的连杆材料有铸铁、钢、铝合金等。
•铸铁：铸铁具有良好的韧性和耐磨性，在低载荷情况下可以满足要求。
然而，铸铁的强度相对较低，不能承受较大的载荷。
•钢：钢具有较高的强度和硬度，能够承受较大的载荷。
同时，钢材还具有良好的韧性和耐磨性，适合用于制作连杆。
•铝合金：铝合金具有轻量化的优势，适用于某些对重量要求较高的应用场景。
然而，铝合金的强度相对较低，不适合在高载荷环境下使用。
综上所述，钢是制造连杆的常用材料，它能够提供较高的强度和耐久性，同时保证较好的韧性和耐磨性。
3. 结构设计连杆的结构设计对于其性能具有重要影响。
常见的连杆结构有H型连杆、I型连杆和X型连杆等。
•H型连杆：H型连杆由两个平行的杆件和一个连接两者的水平杆件组成。
这种结构具有较高的刚性和稳定性，适用于承受较大载荷和振动的场景。
•I型连杆：I型连杆由一根较大的杆件和两个连接在两端的较小杆件组成，形状类似字母I。
这种结构具有较高的强度和刚性，适用于高载荷和高速运动的场景。
•X型连杆：X型连杆由四个连接在一起的杆件组成，形状类似字母X。
这种结构具有较好的平衡性和稳定性，适用于高速旋转的场景。
根据具体的应用需求和工作环境，选择适合的连杆结构可以提高连杆的性能和使用寿命。
4. 机械性能连杆的机械性能包括强度、刚度和耐疲劳性等指标。
•强度：连杆在工作时承受着较大的拉压力和转动力矩，因此强度是一个关键指标。
强度的计算可以采用应力分析方法，根据力学原理计算连杆在不同工况下的强度是否满足要求。
•刚度：连杆的刚度决定了它在受力时的变形程度。
连杆疲劳试验小头孔过盈装配受力分析及对试验的影响
前 言
连杆 开 发和生 产 过程 中 ，需 对连 杆 进行 疲劳
析和 计算 ，通 过分 析计算 结果 与应 变测 量结 果对 比验 证 ，结合 实 际疲劳试 验得 到 的样 品试 验数据 和失 效状 态 ，研究试 验 中过盈 配合 对 连杆 相关部
ｎ： 孑 Ｌ 壁周向拉力
图 ３ 过盈配合， 在拉 力 载 荷 作 用下 ， 孔 壁 不 失 圆的 状 态
１ ． ３ ． １ 过盈 ８时， 孔壁 产生 的周 向变 形 Ｌ ． 和
应变 ｓ 计 算
ｆ， ｏ
１ ． ２ 受力分 析
厶 窭
百 ＋ ＋ ；
（ １ ）
、
ｓ
式中
位疲 劳载 荷变 化 的影响 ，从 而帮 助疲 劳试 验人 员
性能 检测 ， 校核其 是 否符合设 计要 求 。 连杆疲 劳试 验 主要模 拟 连杆在 发 动机 中工作 时轴 向拉压 受力 状况 ， 在试 验 中连 杆 大小头 被 固定在 试验 设备 上 ， 由试 验设 备 直接施 加 轴 向拉 压 载荷 ，受 载方 式 明
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ｔ ， ａ
ｌ ，
ｘ ／ ＂
（ 、 ２） ，
Ｉ 一 小 头孔薄壁 部分 的初 始长度 （ ｍｍ）
Ｌ — —小 头孔薄壁 部分 的伸长量（ ｍｍ ）
ｈ — —小头孔 薄壁 部分 的原 始厚度 （ ｍｍ ） ｄ —— 小头 芯棒和小 头孔 的公 称尺 寸（ ｍｍ １
圆周方 向均 匀分布 ， 孑 Ｌ 壁 周 向拉 应力 在 Ｂ 角 度 区 域 内呈 近似均匀 分布 （ 在 Ｂ 角度 区域 内连杆 小头
连杆受力分析完整版
连杆受力分析
HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
四连杆受力分析
不计摩擦时机构的受力分析根据机构所受已知外力（包括惯性力）来
确定个运动副中的反力和需加于该机构上的平衡力。
由于运动副反力
对机构来说是内力，必须将机构分解为若干个杆组，然后依次分析。
?平衡力（矩）——与作用于机构构件上的已知外力和
惯性力相平衡的未知外力（矩）相平衡的未知外力（矩）已
知生产阻力平衡力（矩）——求解保证原动件按预定运动规律运动时所需要的驱动力（矩）已知驱动力（矩）平衡力（矩）——求解机构所能克服的生产阻力一. 构件组的静定条件——该构件组所能列出的
独立的力平衡方程式的数目.。
某增压汽油机连杆的强度分析与优化及试验验证
0引言随着国家整车油耗法规的日益严厉，各发动机和汽车公司为应对油耗法规，想尽各种方法降低发动机的油耗，在这些降油耗的路径中，通过废气涡轮增压增加平均有效压力和适当小型化降低摩擦是目前汽油机的一种常见的技术选择之一。
运动部件由于其负荷变化剧烈，润滑和冷却条件苛刻，是发动机开发过程中难度较高的零部件。
连杆组合件是发动机的主要运动部件，作为机械能传递的关键零部件，在增压汽油机的设计中，连杆的设计极其关键。
针对公司新开发的某款增压汽油机，为提高开发的成功率，确保其强度及可靠性能够满足工作要求，利用有限元法对连杆强度进行了仿真分析，并根据分析结果对连杆进行了优化，优化后的连杆成功地通过了零件单体疲劳试验。
1连杆强度校核方法在设计连杆中，既要考虑保证连杆强度以确保其可靠性，又要避免过度设计，导致机构臃肿，反过来影响零件及整机的可靠性。
因此，全面考察和分析连杆的工作边界条件、应力水平及其分布，并对此进行改进，成为连杆设计中首要考虑的问题。
在很多设计中，往往根据竞品的数据和尺寸，或者参考现有机型的相关设计，然后根据力学公式或经验公式对连杆的受力、安全系数进行校核。
这种方法计算简单，但误差较大，容易导致过度设计。
随着计算机技术的快速发展和有限元分析方法的快速发展和应用，目前这种方法仅仅在概念设计阶段使用。
也可以应用多体动力学软件，根据发动机工作时气缸内压力等数据，分析连杆上作用的载荷，算出连杆各个惯性力及惯性力矩在不同曲轴转角处的大小和方向，然后根据多体动力学计算的结果，施加在连杆组件的有限元模型上，计算得到连杆的应力情况，从而对连杆的受力进行评价。
使用此方法的前提是缸内压力等数据已经获得，或者有较为接近的参考数据。
而实际开发中，在连杆的设计阶段，缸内压力数据是没有的，甚至参考性的缸内压力数据也无法获得。
设计者所得到的只是最高爆发压力、最高发动机转速等一系列的设计指标。
无法使用该方法对连杆的应力及分布情况进行计算。
ansys课程设计-连杆实例的受力分析
ANSYS课程设计连杆实例的受力分析一.问题描述厚度为0.5英寸的汽车连杆在小头孔周围90度处承受P=1000psi的表面载荷。
用有限元法分析了连杆的应力状态。
连杆材料性能:模量E=30×106psi，泊松比0.3。
因为连杆的结构是对称的，所以只能进行一半的分析。
采用自底向上的建模方法，采用20节点SOLID95单元进行划分。
二、具体操作流程1.定义工作文件名和工作标题。
2.生成两个圆环体。
⑴生成圆环:主菜单>预处理器>模型创建>面积圆>按尺寸，其中RAD1=1.4，RAD2=1，θ1 = 0，θ2 = 180，单击应用，输入θ1 = 45，然后单击确定。
⑵打开“面编号”控件，选择“区域编号”作为“打开”，然后单击“确定”。
3.生成两个矩形。
⑴生成矩形:主菜单>预处理器>模型创建>面积矩形>按尺寸，输入X1=-0.3，X2=0.3，Y1=1.2，Y2=1.8，点击应用，然后分别输入X1=-1.8，X2=-1.2，Y1=0，y2 = 0。
⑵平移工作平面:工具菜单>工作平面>偏移WP to > XYZ位置，在ANSYS输入窗口的charm输入行中输入6.5，按Enter键确认，然后单击确定。
⑶将工作平面坐标系转换为活动坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>工作平面。
4.生成圆环体并执行布尔运算。
⑴⑵进行面对面折叠操作，结果如图。
5.生成连杆体。
⑴激活直角坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>全局笛卡尔坐标系。
⑵定义四个新的关键点:主菜单>预处理器>创建>关键点”在Active CS中，在对话框中输入X=2.5，Y=0.5，点击应用；；X=3.25，Y=0.4，点击应用；；X=4，Y=0.33，点击应用；；X=4.75，Y=0.28，点击确定。
⑶激活全局坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>全局圆柱坐标系。
ANSYS分析报告汽车连杆
有限元大作业第一题作业要求：通过报告形式提交，要求有文字说明，并有分析结果和说明。
(两题都做)1．问题说明:如图所示为汽车连杆的几何模型，连杆的厚度为0.5cm，图中标注尺寸的单位均为英制。
在小头孔的内侧90°范围内承受P=l 000psi 的面载荷作用，利用有限元分析该连杆的受力状态。
连杆的材料属性为杨氏模量E=30×106psi，泊松比为0.3。
分组通过角度变化，角度左边是45°，右边是45°分组如下：左边是角度从30到60度，增加2度为1组（每人1组），右边从30到60度，逐渐增加5度即如表所示，组号：75一建模1打开UG,详细参数见题目要求，绘制如图的模型：二倒入模型1打开Ansys，点击File,在子菜单中点击Import，选UG,将要分析的 UG文件就导入到Ansys中，如图：三设置单元类型1点出主菜单中Preprocessor的子菜单Element Tye，选中Add/Edit/Delete,在弹出的菜单中，点Add..,在弹出的对话框中选Solid,找到Brick 8node 45,点OK。
如图：四设置材料的密度，杨氏模量和泊松比1 再选中Material Props下拉菜单中的Material Models, 在弹出的菜单中，点Favorites点Linear Static点再点Density,在对话框中输入7800（钢材密度），点OK,再点Linear Isotropic,在弹出的对话框中依次输入30e6，0.3，点OK。
如图：五创建网格1点击Meshing 子菜单中的MeshTool ，在弹出的对话框中，再点击Mesh,然后选中之前导入的模型，点OK ，创建网格就完成了，效果如图六设置载荷和约束1点出Solution 的下拉菜单：Define Loads ——Apply ——Structural ——Pressure ——On Areas,选中小孔内圆朝内的一半，点OK,在弹出的对话框内填写1000，点OK 。
01曲柄连杆机构的运动和受力分析(1)
（1）
赵雨东
清华大学汽车工程系
汽车工程系车辆工程专业课程设置
必修课
汽车概论 汽车构造I（汽车发动机） 汽车构造II（汽车底盘、
车身） 汽车发动机原理 汽车理论 汽车发动机设计 汽车底盘设计 汽车车身设计
选修课
汽车电子学 汽车电器 内燃机燃料供给 内燃机增压 … …
下止点
(1 − λ2 sin 2 ϕ ) −3/ 2 = 1 + 3λ2 sin 2 ϕ + 15λ4 sin 4 ϕ + 35λ6 sin 6 ϕ LL
2
8
16
β
l
φ
rω
曲柄连杆机构运动学
－正置曲柄连杆机构的活塞运动规律（5）
将泰勒展开式代入活塞运动规律表达式，并略去 含λ三次幂以上的各项（ λ最大0.33 ），得
Fj
用两个集中质量组成的非自由质点系近
似等效单元曲柄连杆机构（活塞、连杆
和曲拐）
mj
往复运动质量－受缸筒约束，沿气缸中 心线往复运动
质量 往复惯性力
m j = mhz + mlA Fj = −mj j
Frp = mp ρ pω 2 = mpd rω 2 mpd = mp ρp / r
mp：平衡重质量 ρρ ：平衡重质心旋转半径 mpd ：平衡重当量质量
ρp mp
Frp
曲柄连杆机构中的力和力矩
—连杆的惯性力（1） FjlA
实际连杆
随活塞平动＋绕活塞销摆动 连续体 不便于分析惯性力和惯性力矩
－曲柄连杆机构类型（3）
活塞销负偏置
活塞在上止点前后，受气缸壁之力的推力面会发生变化。 采用活塞销负偏置，在活塞运动到上止点之前，连杆中心线与气缸中心线平行，活塞
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连杆受力分析
YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
四连杆受力分析
不计摩擦时机构的受力分析根据机构所受已知外力（包括惯性力）来确定个运动副中的反力和需加于该机构上的平衡力。
由于运动副反力对机构来说是内力，必须将机构分解为若干个杆组，然后依次分析。
平衡力（矩）——与作用于机构构件上的已知外力和惯性力相平衡的未知外力（矩）相平衡的未知外力（矩）已知生产阻力平衡力（矩）——求解保证原动件按预定运动规律运动时所需要的驱动力（矩）已知驱动力（矩）平衡力（矩）——求解机构所能克服的生产阻力一. 构件组的静定条件——该构件组所能列出的独立的力平衡方程式的数目.。