4110柴油机连杆设计及有限元分析
4110柴油机连杆设计及有限元分析-任务书
毕业设计任务书学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级指导教师姓名职称讲师从事专业车辆工程是否外聘否题目名称4110柴油机连杆设计及有限元分析一、设计（论文）目的、意义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，即使是同一类型的连杆，由于每根连杆的物理参数、几何形状也存在差异，在分析连杆的应力和应变时，要考虑这些不确定的因素，这样才能得到更符合实际的结果。
目前，有限元法已成为工程技术领域中不可缺少的一个强有力的计算分析工具，是研究发动机连杆的应力、应变的应用中最常用的方法。
该方法较用传统的材料力学公式计算的结果更为精确。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容：在给定发动机参数的基础上设计连杆，在PRO/E软件平台上建立零件的等比例物理模型，利用有限元ANSYS软件，研究其应力、应变状态及其危险部位。
技术要求：在有限元分析中，科学的力学模型、准确的边界条件约束决定着分析结果的准确度。
考虑连杆应力计算中载荷施加的均匀性、对称性和准确性对杆身、大端和小端过渡区的应力计算结果有很大的影响。
三、设计（论文）完成后应提交的成果（一）计算说明部分1.连杆小头的结构和结构设计2.连杆杆身的结构和结构设计3.连杆大头的结构设计4.连杆螺栓的结构设计5.主要部件校核６．设计说明书一份（1.5万字以上）（二）图纸部分CAD总装配图1张,Pro/E,Ansys图若干张四、设计（论文）进度安排第1－２周选题、领取任务书，调研，搜集资料，撰写开题报告；第３～5周根据发动机参数设计连杆；第6～8周绘制连杆总装配图，中期答辩；第9～13周利用Pro/E建立模型，Ansys分析，并撰写设计说明书；第14周完善设计并提交指导教师审核；第15-16周更改并最终完成设计，准备答辩；第17周毕业答辩。
五、主要参考资料[1] 网络类中国机械CAD论坛等[2] 期刊类中国期刊网等[3] 书籍类连杆设计、PRO/E、Ansys图书等六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日。
发动机连杆有限元分析总结心得体会
发动机连杆有限元分析总结心得体会
发动机连杆的有限元分析是一种常用的工程分析方法，它可以帮助工程师们了解连杆的强度和刚度等性能指标，在设计和优化连杆结构时提供技术支持。
在有限元分析中，我们可以对连杆进行静态和动态载荷分析，确定应力和变形分布，找出潜在的弱点和失效模式，在此基础上进行结构优化，提高连杆的可靠性和寿命。
在进行连杆有限元分析时，需要注意以下几点：
1. 应该选择合适的有限元模型，采用三维和四节点六面体单元可提高分析精度；
2. 确定载荷和边界条件，包括离心力、摩擦力、惯性力等，同时考虑各种工况下的载荷变化；
3. 设置材料模型和材料参数，包括弹性模量、泊松比、损伤指数等；
4. 分析应力应变分布情况，找出潜在的失效点，并对连杆进行优化改进；
5. 结果应该进行验证和修正，通过实验验证准确性和可靠性；
6. 结果应该进行优化和控制，保证满足设计标准和工作要求。
在连杆有限元分析中，需要使用专业的有限元分析软件，例如ANSYS、ABAQUS等。
同时，需要掌握有限元分析理论和技术，具备材料力学、结构力学和计算机编程等方面的知识和技能。
总之，连杆有限元分析是一种重要的工程分析方法，可以帮助工程师们优化连杆结构、提高产品质量、降低生产成本，是工程设计和制造过程中不可或缺的分析工具。
连杆机构的有限元分析方法
连杆机构的有限元分析方法连杆机构的有限元分析方法连杆机构是一种常见的机械结构，由多个连杆和铰链连接而成，广泛应用于各行各业的机械装置中。
在设计和优化连杆机构时，有限元分析是一种有效的方法，可以帮助工程师评估其性能和稳定性。
以下是连杆机构有限元分析的一些步骤和方法。
第一步：建立模型在进行有限元分析之前，需要建立连杆机构的几何模型。
这可以通过计算机辅助设计（CAD）软件完成，将连杆和铰链的几何形状和尺寸输入到软件中。
第二步：离散化离散化是指将连续的结构模型分割为有限数量的单元，以便进行有限元分析。
常用的单元类型包括三角形、四边形单元或六面体等。
根据具体的连杆机构结构，选择合适的单元类型进行离散化。
第三步：确定材料属性和边界条件根据实际情况，为连杆和铰链分配合适的材料属性，如弹性模量、泊松比、密度等。
此外，还需要确定边界条件，如约束和外部载荷。
约束是指限制杆件的运动范围，外部载荷是指施加在连杆上的力或力矩。
这些参数对于分析连杆机构的性能至关重要。
第四步：求解有限元方程将连杆机构的模型和边界条件输入有限元分析软件中，通过求解有限元方程来计算连杆机构的应力、位移和变形。
有限元方程是通过应变能原理和位移函数推导得到的。
第五步：评估结果根据有限元分析的结果，评估连杆机构的性能和稳定性。
例如，可以通过应力和位移分布来判断杆件是否会发生破坏或变形。
此外，还可以计算杆件的刚度、自然频率和振动模态等参数。
第六步：优化设计如果连杆机构的性能不符合要求，需要进行设计优化。
可以通过改变连杆和铰链的尺寸、形状或材料来改善连杆机构的性能。
再次进行有限元分析，评估优化后的连杆机构是否满足设计要求。
综上所述，有限元分析是一种对连杆机构进行性能评估和优化设计的有效方法。
通过逐步完成建模、离散化、确定材料属性和边界条件、求解有限元方程、评估结果和优化设计等步骤，可以提高连杆机构的设计质量和工作效率。
4110型柴油机总体设计
摘要柴油机在现代动力机械中起着重要的作用。
为了解和研究柴油机的总体结构及其动力性能，本次毕业设计涉及到“4110型柴油机总体设计”。
文中详细地阐述了柴油机的机体组件、活塞连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、电气系统等七大系统的设计重点。
理解柴油机工作原理、过程，并参照4110型柴油机原型及主要参数进行了柴油机的总体布局设计。
通过热力、动力计算及使用情况的分析，对4110型柴油机提出了合理的建议并进行改进。
经过改进，柴油机的动力性能和经济性能得以提升，以适应需求。
此次毕业设计的选题意义在于提倡使用动力性能更好和节能环保的柴油机。
关键词：4110；柴油机；总体设计；改进；性能AbstractDiesel engine plays an important role in modern power machinery. In order to make a further research of diesel engine, this paper is mainly concerned with the system design of 4110 type diesel engine. It is within the significant designing of airframe components、piston and crank mechanism、modified atmosphere mechanism、fuel system、lubricating system、cooling system and electrical system in detail. With the better understanding of diesel engine working principle and process or 4110 type diesel engine primary form and main parameters, the general layout design can be conducted as soon as possible. What is more, through the analysis of heat calculation、power calculation and uers′ feedback, reasonable su ggestions for the 4110 type diesel engine are put forward and then improved. As a result, power performance and economic performance are enhanced to meet demand for use. The important significance presented in this paper lies in advocating to use better power performance、energy conservation and environmental protection in diesel engine.Key Words：4110; diesel engine; system design; improvement; performance目录摘要 (I)Abstract (I)引言 (1)第一章4110型柴油机的工作原理及应用范围 (4)第二章4110型柴油机的总体设计 (10)第三章4110型柴油机的结构设计 (13)3.1 机体组件设计 (13)3.2 曲柄连杆机构设计 (16)3.3 配气机构和进排气系统设计 (25)3.4 燃油系统设计 (32)3.5 润滑系统设计 (35)3.6 冷却系统设计 (38)3.7电气起动系统设计 (40)第四章4110型柴油机改进建议 (42)结论 (43)参考文献 (44)附录A 热力计算 (45)附录B 动力计算 (55)致谢 (85)引言柴油机是一种功率范围广、可适应各种不同要求的动力机，较汽油机相比较，有其突出的特点。
基于有限元法的柴油机连杆强度分析研究
在有限元分析时． 连杆体和连杆盖 、 连杆体和轴瓦 、 螺栓和连 杆盖 、 连杆体装配结合面和衬套装配结合面上有接触效应， 本模型
在 接 触 面上 建 立 面 一 接 触 单元 Ｔ Ｇ Ｔ ７ 面 ＡＲ Ｅ １０和 Ｃ Ｎ Ａ １４ 传 Ｏ Ｔ Ｃ７，
４２ 最大拉 力工况计 算与结果 分析 ．
连杆组产生的旋转惯性力载荷 。 按上面的方法把连杆大小端的力 施加到连杆大小端 内孔轴瓦 、 衬套的内表 面节点上 ， 杆身的惯性
杆 的有限元静强度分析结果 中提取危险点的应力值 ， 便可根据 文
Ｏ＇１
在该工况下 ， 连杆承受预紧工况载荷的同时， 还承受着活塞 献［ ５ １ 中关于疲劳安全系数的计算公式进行计算。
为了进行切实有效 的计算 ， 问题的物理特性 和建立合理的模 理解 触， 柔体一柔体 的接触。Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 支持三种接触方式 ： 点一点 、 点一
面 、 面 面一 Ｉ 杆 组 的接 触 方 式 即为 面一 面 接 触 。 。连 每 种 接 触单 元 主要 关键 字设 定 ：１接 触 算 法 。 对 面一 面 的 （）
图 ２压 缩 工 况 连杆 受 力不 恿 Ｉ
连杆大小端受载荷 的大小和方向 ，在进行有限元分析时还
须将其按一定规律分布到大小头 内孔表面上。在分析时 ， 将其简 化成沿 内孔轴向方向平均分布 ，沿内孔径 向 １０范 围内按余弦 ２。 规律分布。通过 Ａ Ｄ 参数化语言编程 ， ＰＬ 实现上述载荷 的参数化
３连杆 有 限元 分 析 模 型
研究 的连杆模型取 自某型柴油机 ， 属于斜切 口连杆 。 分析时 有关参数的选取 ， 如表 １ 所示。 通过 Ｃ ＴＡ二次开发建立的连杆 ＡＩ 建模 系统 ， 快速生成连杆 的三维模型。
连杆的设计和有限元分析
连杆的设计和有限元分析连杆是一种常见的机械传动元件，用于将机械运动传递给其他部件。
其设计和有限元分析是确保连杆能够安全有效地工作的重要步骤。
本文将主要介绍连杆的设计和有限元分析。
首先，根据传动的要求确定连杆的工作载荷，包括径向力、切向力和弯曲力等。
根据这些载荷，可以计算出连杆的最大载荷和加速度。
其次，在确定连杆的最大载荷后，需要根据材料的强度和韧性来选择合适的材料。
常用的连杆材料包括钢、铝合金和铜合金等。
根据材料的强度和韧性，可以计算出连杆的最大应力和应变。
然后，根据最大载荷和材料性能计算出连杆的尺寸。
连杆的尺寸包括长度、直径和孔径等。
通过对连杆进行强度计算，可以确保其不会发生破坏或变形。
最后，设计完成后，可以制作连杆的CAD模型，用于制造和装配。
有限元分析是一种常用的工程分析方法，可以用于模拟材料和结构的行为。
在连杆的设计中，有限元分析可用于评估连杆的强度和刚度等性能。
以下是使用有限元分析进行连杆分析的主要步骤：首先，根据设计完成的CAD模型，将连杆的几何形状转换成有限元模型。
连杆可以被分解成多个有限元单元，例如梁单元或壳单元。
每个有限元单元都与相邻的单元相连，形成整个连杆的有限元模型。
其次，应用适当的边界条件和载荷，在有限元模型中模拟工作载荷和运动条件。
这些载荷和边界条件可能包括沿连杆的节点施加的力或位移。
然后，使用适当的材料力学模型，在有限元模型中定义材料的性能。
这包括材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等。
根据材料模型，有限元分析可以计算出连杆在应力和应变下的响应。
最后，根据有限元模型的分析结果，评估连杆的强度和刚度等性能。
如果连杆的应力或应变超过了材料的极限，表明设计存在缺陷，需要进行修改。
除了强度和刚度分析外，有限元分析还可以对连杆进行模态分析和动力学分析等，以评估其固有频率和响应。
总结起来，连杆的设计和有限元分析是确保连杆能够安全有效地工作的重要步骤。
通过正确的设计和分析，可以确保连杆的强度和刚度等性能，从而满足传动的要求。
4110柴油机连杆设计及有限元分析-开题报告
上升。2004 年，欧盟新注册的轿车中，柴油机占 48.4﹪，其中法国 69﹪，德国 44﹪；
连不太推崇柴油车的美国 2004 年注册的柴油轿车也占 6.1﹪。而在中国由于各方原因，
2004 年的乘用车销量中柴油汽车仅占 1.2﹪，普较占 0.6﹪。
轿车使用柴油机已成为发展潮流，我国商用车按吨位 3.5 以上为重型，3.5 以下为
发动机连杆的研究是一个很复杂的、很有前景的研究领域，有很多需要完善和提高 的地方。对发动机连杆精确的分析，可以为设计、生产、改进发动机提供可靠的相关数 据和理论依据，缩短发动机的开发、改进的周期和成本，提高其可靠性和经济性。
轻型车。目前重车基本应用柴油发动机，而轻型车配柴油机只占 33﹪。据统计，2008
年国内柴油市场达到 190 万台规模。其中 40 万台重型柴油机，27 万台中、轻型柴机占比例虽然小，但轿车总量大，且柴油机品种在逐步增加，如捷达
SD1 发动机、宝来 1.9 升 TD1 发动机都是柴油机。近年玉柴研制出 YC4V、YC6L-40 都可
进口大国，每年需进口石油总产量的百分之三十。2004 年中国进口了 1.23 亿吨原油和
4000 万吨成品油，共花了 420 亿美元，以后将会逐年增加。柴油车得平均油耗要低于汽
油车百分之三十。一辆 3.2 升奔驰 E 级柴油车平均耗油为 7.5 升，仅相当于国内排量 1.4
升汽油车的能源消耗。所以在发达国家，重型车使用柴油机占百分之百，轿车比例日益
年度
总产量 总销量 乘用车
商用车
产量
销量
产量
销量
05 年
570．77 575.82 393.07 397.11 177.7
178.71
06 年
浅谈柴油机连杆强度的有限元分析
浅谈柴油机连杆强度的有限元分析发表时间：2020-01-15T14:42:33.973Z 来源：《科学与技术》2019年17期作者：刘保林[导读] 有限元分析是柴油机零部件结构强度分析中一种实用、可靠的方法【摘要】有限元分析是柴油机零部件结构强度分析中一种实用、可靠的方法。
以某柴油机连杆为研究对象，对其建立实体模型，并利用有限元分析的软件平台，对连杆强度进行分析。
在应用有限元方法对柴油机连杆进行静力分析过程中，研究连杆在最大受压状态和最大受拉状态的两个极限受力状态情况，为连杆的改进和设计提供可靠的依据。
【关键词】连杆；有限元；静力分析；柴油机在工作过程中，连杆将活塞的直线往复运动转化为曲轴的回转运动，将气缸内气体对活塞做的功传递给曲轴并以扭矩向外输出功。
活塞承受来自汽缸内作用在活塞上的气体压力及活塞连杆组的惯性力，其大小和方向随曲轴转角呈周期性变化。
本文主要校核某柴油机连杆的结构强度，把连杆看作一受压的直杆，并且可以简化成一受压的二力杆，通常选择连杆最大受压状态及最大受拉状态作为两个极限受力状态。
本次计算是以曲柄为研究对象，根据柴油机工作过程的动力学计算，可知，连杆受拉最严重的是在排气冲程上止点，受压最严重的是在发火瞬间。
1 有限元模型的建立1.1 实体模型的建立在进行柴油机连杆有限元分析时，首先要建立与实际情形相符合的力学模型、载荷和约束边界条件，才能达到比较满意精度的计算结果。
有限元计算是基于结构的三维实体模型进行的，因此对连杆进行三维实体建模，建立有限元分析的几何模型。
1.2 有限元模型的建立连杆材料是钢 42CrMo-Gb3077-82，屈服强度为930 MPa；抗拉强度为1 080 MPa。
设立各个区域最小单元长度，由有限元分析软件自动划分了7479个单元13084个节点。
边界约束条件如后面的计算模型图示，由于只讨论连杆受拉受压最严重的两种情况，所以模拟计算时转化为静力分析，视连杆为二力杆，约束条件都加在连杆大端，在小端施加外载荷。
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摘
要
本文以 4110 柴油机的相关参数作为参考， 对四缸柴油机的连杆进行了结构设计和 尺寸计算，并对连杆进行了运动学和动力学的理论分析，最后运用 Pro/E 进行三维建 模运用 ANSYS 进行了有限元分析。 首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对连杆的运动规律以及在运动中的 受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果，同时对连杆用材料进行了比 较与分析。其次分别对连杆大头、连杆杆身以及连杆小头进行结构设计及尺寸计算， 并进行了结构强度和刚度的校核。再次，应用 CAD 软件：Pro/E 软件建立了连杆的三 维几何模型，在此工作的基础上，又对静力作用下对连杆的两种特殊工况；拉伸、压 缩工况下进行了受力计算， 再将连杆三维几何模型导入 ANSYS 中对其进行了定义特性、 网格划分、施加约束和载荷，最后进行计算以达到对连杆进行强度校核的目的。
1.1 选题的目的和意义................................................................................................... 1 1.2 国内外的研究现状................................................................................................... 2 1.3 设计研究的主要内容................................................................................................ 4
Key words: Diesel engine；Connecting rod；Strength check；Pro/E；ANSYS
II
黑龙江工程学.................................................................................................................................. Ⅰ Abstract............................................................................................................................. Ⅱ 第 1 章 绪 论................................................................................................................... 1
关键词：柴油机；连杆；强度校核；Pro/E；ANSYS
I
黑龙江工程学院本科生毕业设计
ABSTRACT
Taking 4110 as the reference parameters of the diesel engine, four-cylinder diesel engine connecting rod on the design and size were calculated, and linkage to the theory of kinematics and dynamics analysis, and finally the use of Pro / E for the use of ensional modeling ANSYS finite element analysis carried out. First, the theoretical knowledge of kinematics and dynamics based on the movement of connecting rod and the force in motion a detailed analysis of such issues and get accurate results, while the materials were used on the rod comparison and analysis. Followed by on the connecting rod, connecting rod shaft and the connecting rod small end and size of structural design calculations, and were checking the structural strength and stiffness. Again, application CAD software: Pro / E software to establish a link of three-dimensional geometric model, based on the work in this, but also on the static on the link under the two special conditions; tension, compression conditions were the force calculation, and then link into ANSYS three-dimensional geometric model is defined in its properties, meshing, impose constraints and loads, and finally calculated to achieve the purpose of checking the strength rod three-dim-