机械类毕业设计-连杆的设计和有限元分析、码垛机器人.docx

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1、怦羯亭技术学蔚本科生毕业设计（论文）任务书专业 班级 学号 同学现将毕业设计（论文）任务书下发给你，内容如下：一、毕业设计（论文）题目：基于有限元方法的发动机连杆强度与模态分析二、进程安排:起止日期主要内容2014-2015学年第1学期第1920周查阅文献了解连杆的作用及结构2014-2015学年第2学期第12周阅读文分析连杆的受力工况2014-2015学年第2学期第35周复习CAD三维建模软件及学习Ansys有限元软件，复习静力学的有关理论，学习模态的概念、意义和分析方法2014-2015学年第2学期第68周对连杆进行CAD建模，完成二维图纸2014-2015学年第2学期第812周对连杆进行

2、有限元强度及模态分析2014-2015学年第2学期第1374周完成论文写作及修改三、主要参考文献：11.黄志新，刘成柱.ANSYS Workbench 14.0超级学习手册12.刘鸿文.材料力学31.胡小华；，摩托车发动机连杆疲劳可靠性分析及寿命预测，重庆大学硕士论文,2014|4|,王立峰，发动机曲轴连杆机构动力学仿真及疲劳分析,长安大学硕士论文,20105.龚立新，发动机连杆静态与动态特性的有限元分析研究，哈尔滨工程大学硕士论文,2007四、该任务书于2015年1月6日发出，请你根据该任务书的要求按时完成毕业设计（论文）任务。五、该任务书一式两份，一份发给学生，一份留学院存档。指导教师及职

3、称： 2（） 年 月 日系 主 任：签发于2（） 年 月 日分类号密 级毕业设计（论文）连杆的设计和有限元分析所在学院机械与电气工程学院专 业 机械设计制造及其自动化班 级 11机自X班姓 名 学 号 指导老师 2015年3月31日连杆组由连杆体、连杆大头盖、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓（或螺钉）等组成。连杆组承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此连杆受到压缩、拉伸等交变载荷作用。连杆必须有足够的疲劳强度和结构刚度。疲劳强度不足，往往会造成连杆体或连杆螺栓断裂，进而产生整机破坏的重大事故。若刚度不足，则会造成杆体弯曲变形

4、及连杆大头的失圆变形，导致活塞、汽缸、轴承和曲柄销等的偏磨。关键词：连杆，强度IIIAbstractThe link group comprises a connecting rod, the connecting rod cover, connecting rodbushing, connecting rod bearing and rod bolts (or screws). The connecting rod group undergas force piston pin came and its swing and piston reciprocating inertia force

5、s, the magnitudeand direction of these forces are cyclical changes. The connecting rod by compression,stretching and alternating load. The connecting rod must have enough fatigue strength andstructural stiffness. The fatigue strength is insufficient, often caused by fracture of connectingrod or the

6、connecting rod bolt, resulting in destruction of the major accident- If the lack ofrigidity, it will cause deformation of round rod bending deformation and the connecting rod,piston, cylinder, cause partial grinding bearing and crank pin.Key Words： rice thresher threshing; improved design;v摘要IIIAbst

7、ractIV目录V第1章绪论7第2章连杆设计方案72.1 连杆工作原理72.2 连杆总体设计72.2.1 连杆的类型定位52.2.2 连杆的整机结构及选择72.2.3 连杆连杆的工作流程9第3章连杆结构设计113.1 连杆设计133.2 连杆配件设计111第4章有限元分析1124.1 有限元简介1134.1.1 有限元强度分析简介1134.1.2 有限元模态分析简介1134.2 前处理1错误!未定义书签。4.3 网格划分194.4 边界条件设定214.5 强度分析224.6 模态分析23第5章分析结果245.1 强度分析结论255.2 模态分析结论25结论26参考文献27致谢28第1章绪论连杆

8、体由三部分构成，与活塞销连接的部分称连杆小头；与曲轴连接的部分称连杆大头，连接小头与大头的杆部称连杆杆身。连杆小头多为薄壁圆环形结构，为减少与活塞销之间的磨损，在小头孔内压入薄壁青铜衬套。在小头和衬套上钻孔或铳槽，以使飞溅的油沫进入润滑衬套与活塞销的配合表面。连杆杆身是一个长杆件，在工作中受力也较大，为防止其弯曲变形，杆身必须要具有足够的刚度。为此，车用发动机的连杆杆身大都采用I形断面，I形断面可以在刚度与强度都足够的情况下使质量最小，高强化发动机有采用H形断面的。有的发动机采用连杆小头喷射机油冷却活塞，须在杆身纵向钻通孔。为避免应力集中，连杆杆身与小头、大头连接处均采用大圆弧光滑过渡。为降低

9、发动机的振动，必须把各缸连杆的质量差限制在最小范围内，在工厂装配发动机时，一般都以克为计量单位按连杆的大、小头质量分组，同一台发动机选用同一组连杆。V型发动机上，其左、右两列的相应气缸共用一个曲柄销，连杆有并列连杆、叉形连杆及主副连杆三种型式。第2章连杆设计方案2.1 连杆工作原理连杆机构中的构件有杆状、块状、偏心轮、偏心轴和曲轴等型式。当构件上两转动副轴线间距较大时，一般做成杆状。带两个转动副的双副杆结构:带三个转动副的三副杆结构：杆状结构的构件应尽量做成直杆。有时为了避免构件之间的运动干涉，也可将杆状构件做成其他结构。带三个转动副的三副杆的结构设计较为灵活，与三个转动副的相对位置和构件加工

10、工艺有关，下图为8种典型结构形式：2.2 连杆连杆总体设计连杆集团连杆身体，连杆大头盖骨，连杆小头布什、连杆大脑袋衬套和杆螺栓（或螺栓）等。连杆组忍受活塞销的天然气的作用力本身隔活塞组往返惯性力的作用下，这些能力的大小和方向是周期性变化。所以链接压缩，拉伸等变动荷载作用。链接必须有足够的疲劳强度和结构刚性。疲劳强度不足，往往连杆身体和杆螺栓断裂，并且机械全部破坏的重大事故发生。如果刚性不足，杆身体弯曲变形与连杆大脑袋的失败圆变形，活塞，汽缸，轴承和曲轴销等偏磨。221连杆的类型定位连杆小头多为薄壁圆环形结构，为减少与活塞销之间的磨损，在小头孔内压入薄壁青铜衬套。在小头和衬套上钻孔或铳槽，以使飞

11、溅的油沫进入润滑衬套与活塞销的配合表面。连杆杆身是一个长杆件，在工作中受力也较大，为防止其弯曲变形，杆身必须要具有足够的刚度。为此，车用发动机的连杆杆身大都采用I形断面，I形断面可以在刚度与强度都足够的情况下使质量最小，高强化发动机有采用H形断面的。有的发动机采用连杆小头喷射机油冷却活塞，须在杆身纵向钻通孔。为避免应力集中，连杆杆身与小头、大头连接处均采用大圆弧光滑过渡。为降低发动机的振动，必须把各缸连杆的质量差限制在最小范围内，在工厂装配发动机时，一般都以克为计量单位按连杆的大、小头质量分组，同一台发动机选用同一组连杆。V型发动机上，其左、右两列的相应气缸共用一个曲柄销，连杆有并列连杆、叉形

12、连杆及主副连杆三种型式。2.2.2 连杆的整机结构及选择9连杆组件由连杆轴，连杆盖.，小轴套，大轴瓦，螺丝等组成，如上图所示2.2.3 连杆连杆的工作流程链接的主要损伤的形式是疲劳断裂和过剩变形。通常疲劳断裂部位连接上的3个区域的高应力。链接的工作条件链接的高强度和抗疲劳性能；另外要求很充分的钢性和韧性。传统的链接的加工过程中其材料通常45钢，40 Cr和40 MnB等调质钢、硬度高，所以德国汽车企业的新型连杆材料，例如C 70 S6高碳微合金非调质钢，SPLITASC0系列锻造钢，FRACTIM锻造钢锻钢等S 53 CV - FS （以上都是德国din标准）。合金钢非常高强度，对应力集中敏感

13、的。所以，连杆外形，过度的公亩等必要严格要求，应该注意的表面加工提高质量疲劳强度，否则高强度合金钢的应用预期效果不能达到。第3章连杆设计3.1连杆原理连杆体由三部分构成，与活塞销连接的部分称连杆小头；与曲轴连接的部分称连杆大头，连接小头与大头的杆部称连杆杆身。连杆小头多为薄壁圆环形结构，为减少与活塞销之间的磨损，在小头孔内压入薄壁青铜衬套。在小头和衬套上钻孔或铳槽，以使飞溅的油沫进入润滑衬套与活塞销的配合表面。连杆杆身是一个长杆件，在工作中受力也较大，为防止其弯曲变形，杆身必须要具有足够的刚度。为此，车用发动机的连杆杆身大都采用I形断面，I形断面可以在刚度与强度都足够的情况下使质量最小，高强化

14、发动机有采用H形断面的。有的发动机采用连杆小头喷射机油冷却活塞，须在杆身纵向钻通孔。为避免应力集中，连杆杆身与小头、大头连接处均采用大圆弧光滑过渡。为降低发动机的振动，必须把各缸连杆的质量差限制在最小范围内，在工厂装配发动机时，一般都以克为计量单位按连杆的大、小头质量分组，同一台发动机选用同一组连杆。V型发动机上，其左、右两列的相应气缸共用一个曲柄销，连杆有并列连杆、叉形连杆及主副连杆三种型式。II3.2连杆配件设计#连杆盖设计如上图所示连杆轴套设计如上图所示第4章有限元分析4.1有限元简介1.1.1 有限元强度分析简介数学，有限要素法（FEM, Finite Element）是一种求解微分方程边值问题近似解的数值技术。解的时候全体的问题区域分解，各地区简单的部分，这个简单的部分就和有限的。这是，变分法，误差函数最小值生成稳定解。类比连接多级微小直线近似日元的思想，有限要素法在内的所有可能的方法很多，这些方法称为有限元的小领域上的简单方程相连，其更大的地域，推定上的复杂的方程式。那是解域和许多被称为有限元的小的相互连接子区组成，每单元的假设一个合适的（比较简单的）近似解解，然后推导这个地区的总的条件（如结构的平衡条件），其结果问题解。这是