汽车发动机连杆屈曲强度研究

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1、汽车发动机连杆屈曲强度研究(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位:汽车工程系工程领域:动力工程申请人:张欣林指导教师:赵雨东副教授联合指导教师:周重光博士二○一五年八月BucklingAnalysisofConnect-rodforAutomotiveEnginesThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringbyZhan

2、gXinlin(PowerEngineering)ThesisSupervisor:AssociateProf.ZhaoYudongAssociateSupervisor:Dr.ZhouChongguangDecember,2015摘要奇瑞汽车公司某汽车发动机在售后发生了多起连杆弯曲断裂事件，给公司造成了严重的经济损失和巨大的声誉损害。为此，公司成立了攻关小组来解决连杆弯曲断裂问题。经综合排查分析，排除了连杆疲劳强度不足、加工制造质量不合格、缸内进入液体、活塞气门运动干涉、爆震等引起连杆弯曲断裂的可能性，认为连

3、杆的屈曲强度可能不足，因而在工作中发生了连杆屈曲以致断裂。本论文工作就是以失效连杆为研究对象，采用公式计算、有限元分析同试验测量相结合的方法研究连杆屈曲强度问题，旨在判定失效连杆的屈曲强度是否足够，并选择和发展适用的连杆屈曲分析和试验方法。论文工作的主要内容和结论如下。根据某发动机连杆售后问题的调查分析，总结了导致连杆弯曲的各种可能因素，认定屈曲强度不足可能是本例售后故障的发生的原因之一；综述了计算连杆屈曲强度的各种方法，对售后失效的这款连杆的屈曲强度进行计算和对比分析；采用有限元Riks法和MR+特征值法对截

4、面均匀杆件、非均匀杆件及载荷偏心情形下的连杆屈曲强度进行计算和对比分析；对失效批次的连杆材料进行压缩试验，测得压缩屈服强度、压缩弹性模量和压缩应力-应变曲线。在压力试验机上分别用中心载荷和偏心载荷两种方式进行连杆屈曲压缩试验，得到连杆的屈曲临界载荷，并将此试验结果和有限元法计算结果相对比。结果表明，有限元Riks法算得的连杆屈曲强度同试验结果较为吻合。上述计算和试验结果表明，本例连杆在屈曲强度上没有问题；Riks有限元法可作为连杆屈曲强度校核的准确方法；连杆初期设计阶段，J.C.JOHNSON公式可用于判定连杆

5、两个方向的屈曲强度是否相当，并可根据J.C.JOHNSON公式计算结果快速校核连杆屈曲强度，安全系数取1.41。关键词：汽车发动机；连杆；屈曲分析；有限元；断裂失效IAbstractCherycarengineconnectingrodbendingfractureeventshappenedinafter-sales,thiscausedaseriouseconomiclosstothecompanyandgreatreputationdamage.Forthispurpose,Therefore,arese

6、archteamhasbeensetupincompanytosolveconnectingrodbendingfracturefailure.Aftercomprehensiveanalysis,possibilityofinsufficientconnectingrodfatiguestrength,unqualifiedprocessingandmanufacturingquality,liquidintocylinder,movementinterferencebetweenpistonandvalve

7、,connectingrodbendingfracturewhichcausedbyknockhavebeenexcluded,whileinsufficientbucklingstrengthofconnectingrodwhichleadtoconnectingrodbucklingandfractureduringworkhasbeenfocusedon.Thisthesisusefailureconnectingrodasresearchobject,studyconnectingrodbuckling

8、strengthproblemwithformulacalculateandmethodthatcombinesfiniteanalysisandtestmeasurement,aimtojudgewhetherconnectingrodbucklingstrengthisenough,andselectanddevelopmethodwhichsuitableforconnectin