基于多体动力学的连杆强度分析.pdf

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1、第43卷第5期小型内燃机与车辆技术Vol.43No.5２０14年10月SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDVEHICLETECHNIQUEOct.2014基于多体动力学的连杆强度分析秦飞贾德文毕玉华申立中（昆明理工大学云南省内燃机重点实验室云南昆明650500）摘要：连杆作为发动机最重要的零部件之一，工作过程中受急剧变化的动载荷影响，容易发生断裂失效，必须具有较高的强度和可靠性。采用多体动力学仿真进行边界条件求解，确定连杆的最大压载荷和最大拉载荷，在此基础上进行静强度计算得到三个工况下的应力分布，计算出危险截面的安全系数。分析结果

2、表明连杆在4000r/min时承受载荷最大，在此工况下应力集中截面为连杆小头与杆身过渡处、连杆大头与杆身过渡处、油孔及小头孔内部下半部分，最大应力值为641Mpa，在材料许用应力范围内。几个危险截面中安全系数最小为1.34，设计安全，并具有一定的强度储备。关键词：连杆多体动力学强度安全系数+中图分类号：TK412.4文献标识码：A文章编号：2095-8234（2014）05-0055-05TheStrengthAnalysisofConnectingRodBasedonMulti-bodyDynamicsQinFei，JiaDewen，BiYuhua，She

3、nLizhongYunnanKeyLaboratoryofInternalCombustionEngine，KunmingUniversityofScienceandTechnology（Kunming，Yunnan，650500，China）Abstract：Connectingrodisoneofthemostimportantpartsofengine，anditworksunderasharpchangeofdynamicload，whichmakesiteasytofracturefailure，itisveryserious.Therefore，

4、connectingrodmusthavehighstrengthandreliability.Thisarticleadoptsthemethodofmulti-bodydynamics，todeterminethemaximumcompressionconditionsandthemaximumtensileconditions，andcalculatesafetyfactorofseveraldangeroussection.Theresultsshowthatthemaximumforceisat4000rpm，andtheconcentration

5、sectionappearsatthetransitionareaforbigendofconnectingrodandshaft，smallendofconnectingrodandshaft，thelowerhalfoftheoilholeandsmallend.Maximumstressvalueis641Mpa，itisundertherangeofallowablestressvalue.Theminimumsafetyfactoris1.34intheseveraldangeroussection，thedesignhassomestrength

6、reserve.Keywords：Connectingrod，Multi-bodydynamics，Strength，Safetyfactor到严重破坏。因此进行强度校核和安全系数的计算引言[2，3]已成为连杆设计中必不可少的步骤。连杆作为发动机曲柄连杆机构中的重要零部在连杆的静力学计算中，大多通过经验公式计件，将活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动，算几个危险工况下连杆所承受载荷。这里通过建立使作用在活塞上的燃气力传递给曲轴来对外输出。连杆和缸套的刚柔耦合模型，考虑了油膜润滑条件，[4]其运行工况相当复杂整体承受着压缩、拉伸和弯曲获取作用在连杆上一个周期

7、内的循环载荷。恢复连[1][5]等交变载荷。一旦连杆发生断裂失效，将使整机受杆在多体动力学计算中所忽略的特征，建立三维多作者简介：秦飞（1987-），男，硕士研究生，主要研究方向为连杆断裂失效仿真与试验研究。通讯作者：贾德文（1977-），男，副教授，博士后，主要研究方向为内燃机结构设计与优化。56小型内燃机与车辆技术第43卷体装配模型来模拟位移边界条件，用接触对来模拟1.3多体动力学计算结果零件间的连接关系来传递力和力矩，将多体动力学基于某发动机不同转速下缸压测试数据，选取计算所得的边界条件加载于连杆上，计算得到与实转速1000r/min、2000r/mi

8、n、3000r/min、4000r/min际较为吻合