连杆结构分析及其性能优化设计的研究

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2、醒天津大学研究生院：讀＇２０１５年５月：Ｉ：—：―…１■一？－：Ｉ－－劳ＬＳ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作和取得的研巧成果，论，除了文中特别加标注和致谢么处外文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含方获得天津大学或其他教育机构的学位或证一书而使角过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：处／Ｘ年＾月乙日学位论文脈权使用授权书本学位论文作者完全了解天建欠学有关保留、使用学位论文的

3、规定。特授权天津大学可Ｌ义将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文杨在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：可＾导师签名：签均寺字日期：兴年占月＾日签字日期：＞护年月１日连杆结构分析及其性能优化设计的研究ResearchofStructureAnalysisandPerformanceOptimizationDesignofConnectingRod领域：动力工程作者姓名：杨开会指导教师：赵昌

4、普副教授企业导师：景华阳高工天津大学机械工程学院二○一五年五月摘要本文的目的是根据生产过程中的实际运行工况参数，对小型通用汽油机连杆组件进行优化设计，尽可能达到质量较轻、体积较小，外形布局合理，最大程度缓解连杆大、小头与杆身过渡区的应力集中现象。运用CATIAV5实现小型通用汽油机连杆的参数化三维实体特征建模，并进行了有限元分析。由于CATIA是CAD/CAE一体化的设计与分析平台，这样就不存在实体模型向有限元模型转化过程中数据丢失、特征损坏等现象。运用CATIAV5在对连杆组件进行有限元分析时，采用了刚性约束（即曲柄销约束），模拟了连杆大头孔与曲柄销之间的

5、接触状态。考虑了单元尺寸、单元类型对网格质量的影响。通过CATIACAE对小型通用汽油机的连杆进行结构强度及刚度变形分析和动态性能分析。可以在设计过程中边进行设计边进行分析，使分析的数据结果充分地反映到设计上来，真正体现CAE为实际生产服务。在优化约束的条件下，连杆的结构尺寸发生了变化，使应力与变形有所增大，但此时的安全系数为1.55，大于材料的最低安全系数1.5。同时大小端过渡圆弧的优化减缓了连杆过渡圆弧处的应力集中现象，使连杆的结构更加合理。另外，优化前后连杆的质量减少大约7％，所以连杆的惯性力也有一定程度的减小，并对改善小型通用汽油机的振动及噪声有一定

6、的帮助。关键词：连杆CATIA有限元法接触优化IABSTRACTBasedontheoperationparametersinthemanufactureprocess,thepurposeofthispaperisasfaraspossibletoachievethelightweight,smallvolumeandgeometricdimensionsbyoptimizingdesigntoreducethestressconcentrationinthetransitionareabetweenbothendsandbodyoftheconnecti

7、ngrodforgeneralpurposeengines.Aconnectingrod3DmodelofthegeneralpurposeenginewasestablishedanditsfiniteelementanalysiswasperformedbyusingCATIAV5.CATIAisaplatformcapableofbothCADandCAE,thusavoidingthedatamissingandfeaturedamageduringtheprocessofconvertingintegratedmodeltofiniteelemen

8、tmodel.Inthefiniteelementa