連桿結(jié)構(gòu)分析及其性能優(yōu)化設(shè)計的研究

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2、醒天津大學(xué)研究生院：讀＇２０１５年５月：Ｉ：—：―…１■一？－：Ｉ－－勞ＬＳ獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研巧工作和取得的研巧成果，論，除了文中特別加標注和致謝么處外文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含方獲得天津大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證一書而使角過的材料。與我同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：處／Ｘ年＾月乙日學(xué)位論文脈權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天建欠學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的

3、規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可Ｌ義將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文楊在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：可＾導(dǎo)師簽名：簽均寺字日期：興年占月＾日簽字日期：＞護年月１日連桿結(jié)構(gòu)分析及其性能優(yōu)化設(shè)計的研究ResearchofStructureAnalysisandPerformanceOptimizationDesignofConnectingRod領(lǐng)域：動力工程作者姓名：楊開會指導(dǎo)教師：趙昌

4、普副教授企業(yè)導(dǎo)師：景華陽高工天津大學(xué)機械工程學(xué)院二○一五年五月摘要本文的目的是根據(jù)生產(chǎn)過程中的實際運行工況參數(shù)，對小型通用汽油機連桿組件進行優(yōu)化設(shè)計，盡可能達到質(zhì)量較輕、體積較小，外形布局合理，最大程度緩解連桿大、小頭與桿身過渡區(qū)的應(yīng)力集中現(xiàn)象。運用CATIAV5實現(xiàn)小型通用汽油機連桿的參數(shù)化三維實體特征建模，并進行了有限元分析。由于CATIA是CAD/CAE一體化的設(shè)計與分析平臺，這樣就不存在實體模型向有限元模型轉(zhuǎn)化過程中數(shù)據(jù)丟失、特征損壞等現(xiàn)象。運用CATIAV5在對連桿組件進行有限元分析時，采用了剛性約束（即曲柄銷約束），模擬了連桿大頭孔與曲柄銷之間的

5、接觸狀態(tài)。考慮了單元尺寸、單元類型對網(wǎng)格質(zhì)量的影響。通過CATIACAE對小型通用汽油機的連桿進行結(jié)構(gòu)強度及剛度變形分析和動態(tài)性能分析?？梢栽谠O(shè)計過程中邊進行設(shè)計邊進行分析，使分析的數(shù)據(jù)結(jié)果充分地反映到設(shè)計上來，真正體現(xiàn)CAE為實際生產(chǎn)服務(wù)。在優(yōu)化約束的條件下，連桿的結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生了變化，使應(yīng)力與變形有所增大，但此時的安全系數(shù)為1.55，大于材料的最低安全系數(shù)1.5。同時大小端過渡圓弧的優(yōu)化減緩了連桿過渡圓弧處的應(yīng)力集中現(xiàn)象，使連桿的結(jié)構(gòu)更加合理。另外，優(yōu)化前后連桿的質(zhì)量減少大約7％，所以連桿的慣性力也有一定程度的減小，并對改善小型通用汽油機的振動及噪聲有一定

6、的幫助。關(guān)鍵詞：連桿CATIA有限元法接觸優(yōu)化IABSTRACTBasedontheoperationparametersinthemanufactureprocess,thepurposeofthispaperisasfaraspossibletoachievethelightweight,smallvolumeandgeometricdimensionsbyoptimizingdesigntoreducethestressconcentrationinthetransitionareabetweenbothendsandbodyoftheconnecti

7、ngrodforgeneralpurposeengines.Aconnectingrod3DmodelofthegeneralpurposeenginewasestablishedanditsfiniteelementanalysiswasperformedbyusingCATIAV5.CATIAisaplatformcapableofbothCADandCAE,thusavoidingthedatamissingandfeaturedamageduringtheprocessofconvertingintegratedmodeltofiniteelemen

8、tmodel.Inthefiniteelementa