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連桿作為發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零部件，工作中受到拉伸、壓縮和彎曲等交變載荷的作用，工作狀況比較惡劣，因此在發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)中受到很大關(guān)注。作為一種有效的分析方法，有限元強(qiáng)度分析在連桿設(shè)計(jì)過程中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。
本研究首先對某4缸車用發(fā)動機(jī)的連桿進(jìn)行分析，找出結(jié)構(gòu)上的薄弱點(diǎn)，并與試驗(yàn)情況對比，然后再通過精細(xì)計(jì)算得到在兩種不同軸瓦過盈量、螺栓預(yù)緊力作用下，局部倒圓角尺寸對應(yīng)力影響的關(guān)系曲線，進(jìn)而對設(shè)計(jì)提出改進(jìn)建議，達(dá)到了提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的目的。
連桿組件包括連桿體、連桿大端、連桿軸瓦及緊固螺栓等構(gòu)件。為便于施加載荷和約束，在分析模型中加入了活塞、活塞銷和曲柄銷，這一做法的好處在于，可以省去以往連桿計(jì)算中對載荷分布規(guī)律和分布包角的處理，減少由于邊界條件與載荷假設(shè)帶來的誤差，整體分析模型如圖所示。
連桿的作用是傳遞燃燒室內(nèi)的氣體壓力使曲軸產(chǎn)生圖連桿分析模型圖旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其本身的運(yùn)動是小端隨著活塞作往復(fù)直線運(yùn)動，大端與曲拐一起繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。連桿組件上的主要載荷有4種。
連桿大端軸瓦通過一定的過盈量壓入大端孔內(nèi)，在兩者之間產(chǎn)生壓力從而保證在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的貼合性。在早期的分析計(jì)算中，過盈量一般采用組合厚壁圓筒理論或者均布溫升法來施加，在處理中存在一定誤差。而目前，計(jì)算時可在模型上直接施加過盈量，從一定程度上減小了模型處理誤差。
連桿螺栓預(yù)緊力的作用是拉緊連桿大端和大端蓋。在發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中，螺栓上的作用力實(shí)際上也是變化的，在分析中第1個工況采用實(shí)測預(yù)緊力施加在螺栓上，后續(xù)工況中螺栓受力依據(jù)受力平衡條件自動計(jì)算得到。
連桿組所受的最大壓縮力出現(xiàn)在做功行程開始的上止點(diǎn)附近，即為最大燃燒壓力和慣性力共同作用，最大爆壓施加在活塞頂面上，慣性力與最大拉伸載荷相同。
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