4110柴油机连杆设计及有限元分析-任务书

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连杆工艺设计及有限元分析 (1)

本科毕业设计论文题目连杆工艺设计及有限元分析专业名称机械设计及其自动化学生姓名梁乐指导教师李郁毕业时间二零一四年六月目录摘要........................................................................................................................... - 2 -ABSTRACT .............................................................................................................. - 3 -第一章绪论............................................................................................................. - 3 -1.1课题研究的意义......................................................................................... - 3 -1.3论文的章节安排......................................................................................... - 5 -第二章连杆零件的分析......................................................................................... - 6 -2.1 连杆的作用................................................................................................ - 6 -2.2 连杆的结构特点........................................................................................ - 6 -2.3 连杆的工艺分析........................................................................................ - 6 -2.4 连杆的材料和毛坯.................................................................................... - 8 -第三章连杆零件的工艺编................................................................................... - 9 -3.1 连杆机械加工工艺过程............................................................................ - 9 -3.2连杆工艺过程的安排............................................................................... - 10 -3.3连杆加工工艺应考虑的问题................................................................... - 14 -................................................................................................................................. - 17 -第五章总结与展望............................................................................................. - 25 -5.1论文总结................................................................................................... - 25 -致谢..................................................................................................................... - 25 -参考文献................................................................................................................. - 26 -毕业设计小结......................................................................................................... - 26 -摘要连杆是主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及有限元分析。

4110柴油机连杆设计及有限元分析

黑龙江工程学院本科生毕业设计
摘
要
本文以 4110 柴油机的相关参数作为参考，对四缸柴油机的连杆进行了结构设计和尺寸计算，并对连杆进行了运动学和动力学的理论分析，最后运用 Pro/E 进行三维建模运用 ANSYS 进行了有限元分析。首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对连杆的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果，同时对连杆用材料进行了比较与分析。其次分别对连杆大头、连杆杆身以及连杆小头进行结构设计及尺寸计算，并进行了结构强度和刚度的校核。再次，应用 CAD 软件：Pro/E 软件建立了连杆的三维几何模型，在此工作的基础上，又对静力作用下对连杆的两种特殊工况；拉伸、压缩工况下进行了受力计算，再将连杆三维几何模型导入 ANSYS 中对其进行了定义特性、网格划分、施加约束和载荷，最后进行计算以达到对连杆进行强度校核的目的。
1.1 选题的目的和意义................................................................................................... 1 1.2 国内外的研究现状................................................................................................... 2 1.3 设计研究的主要内容................................................................................................ 4
Key words: Diesel engine；Connecting rod；Strength check；Pro/E；ANSYS

柴油机连杆课程设计

柴油机连杆课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解柴油机连杆的基本结构、工作原理及作用；2. 学生能够掌握柴油机连杆的力学特性，如受力分析、运动规律等；3. 学生能够了解柴油机连杆的材料、加工工艺及装配要求；4. 学生能够掌握柴油机连杆故障诊断与维修的基本方法。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，对柴油机连杆进行简单的受力分析；2. 学生能够运用实际操作，完成柴油机连杆的拆装、检查、维修等任务；3. 学生能够运用团队合作，完成柴油机连杆相关项目的实践操作。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设备的兴趣，提高他们对机械行业的认识；2. 培养学生严谨、务实的学习态度，注重理论与实践相结合；3. 培养学生团队合作精神，提高沟通与协作能力；4. 培养学生安全意识，遵守操作规程，爱护设备。

课程性质：本课程属于机械类课程，以理论教学与实践操作相结合的方式进行。

学生特点：学生具备一定的机械基础知识，动手能力强，对机械设备有一定的好奇心。

教学要求：结合课程性质、学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作能力的培养。

通过本课程的学习，使学生能够掌握柴油机连杆的相关知识，具备一定的维修与故障诊断能力。

教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 柴油机连杆的结构与工作原理- 连杆的组成、作用及力学特性- 连杆与曲轴、活塞的连接方式- 连杆在实际工作中的运动规律2. 柴油机连杆的材料与加工工艺- 常用连杆材料的特点及选择- 连杆加工工艺流程及要求- 现代加工技术在连杆制造中的应用3. 柴油机连杆的装配与维修- 连杆与曲轴、活塞的装配方法及注意事项- 连杆的检查、故障诊断与维修方法- 常见连杆故障案例分析4. 柴油机连杆实践操作- 拆装与组装柴油机连杆- 连杆受力分析及运动规律实验- 连杆故障诊断与维修实操教学内容根据课程目标，结合教材章节进行组织。

教学大纲明确教学内容的安排和进度，注重理论与实践相结合，强调学生对柴油机连杆知识的系统掌握和实际操作能力的培养。

连杆有限元分析

四、结论
1、采用 42CrMoA 设计的连杆, 其最小疲劳安全系数大于 1.6，可以满足连杆设计工况。
2、在连杆工作载荷下，连杆杆身与连杆盖结合面处所有的法向应力基本上都大于 0Mpa，因此连杆杆身与连杆盖不会分离。
3、在连杆工作载荷下，连杆轴瓦与连杆大头的接触压力大部分面积都大于 10MPa，因此连杆大端孔处的变形在允许范围内。
Ho
图 4 连杆的最小压应力分布图（装配载荷+气体爆发压力＋n=3000rpm）
图 5 连杆和连杆盖的接触面的应力分布图（装配载荷＋n=3000rpm） -6-
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图 6 连杆和连杆盖的接触面的应力分布图（装配载荷+气体爆发压力＋n=3000rpm）
图 7 轴瓦与连杆大头的接触面的应力分布图（装配载荷＋n=3000rpm） -7-
0.3
连杆盖
42CrMoA
207000
0.3
轴瓦、衬套
钢
207000
0.3
螺栓、螺母
钢
207000
0.3
曲轴、活塞销
钢
207000
0.3
3.4 计算结果及分析
抗拉强度σ b(Mpa) 890 890
疲劳强度σ -1(Mpa) 350 350
3.4.1 连杆应力与疲劳安全系数由于连杆是在交变载荷下工作，采用以下公式计算其疲劳安全系数：
梁端部的竖向挠度与载荷线性相关（当挠度较小时），直到它接触到障碍物为止。这时梁端部的边界条件发生突然的变化，阻止竖向挠度继续增大，因此梁的响应将不再是线性的。边界非线性是极度不连续的：在模拟分析中发生接触时，
-1-
结构的响应特性会在瞬间发生很大的变化。
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柴油发动机连杆课程设计说明书

机电及自动化学院《机械制造工艺学》课程设计说明书设计题目：柴油发动机连杆工艺规程设计姓名：学号：0811114019班级：机电（1）班届别：2008指导教师：2011 年7月摘要连杆是柴油机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。

连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。

逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。

机械加工工艺是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保障。

然而夹具又是制造系统的重要部分，工艺对夹具的要求也会提高，专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具都朝着柔性化、自动化、标准化、通用化和高效化方向发展以满足加工要求。

所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。

目录摘要 (I)绪论 (4)第一章机械加工工艺规程的制定 (7)1.1零件的工艺性分析 (7)1.1.1产品结构和工艺分析 (7)1.1.2 平面加工 (7)1.1.3 孔加工 (8)1.1.4 技术要求分析 (8)1.2毛坯的确定 (9)1.2.1 有关设计条件的说明 (9)1.2.2. 毛坯的材料 (10)1.2.3 制坯方法的确定 (10)1.3连杆工件的定位基准和定位方案分析 (12)1.4加工经济精度与加工工序安排 (13)1.4.1加工经济精度 (13)1.4.2连杆加工主要加工表面的工序安排 (13)1.5典型表面的加工方法 (14)1.6连杆加工工艺过程的确定 (15)1.6.1定位基准的选择 (15)1.6.2工艺路线的拟定 (15)1.7加工设备与工艺装备的选择 (18)第二章机械加工工艺卡片的设计 (20)2.1确定加工工艺过程 (20)2.2机械加工余量的确定 (20)2.3各项加工数据的计算 (21)致谢 (28)参考文献 (30)绪论一、连杆的结构特点连杆是发动机的主要零件之一，它连接活塞和曲轴，把作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴；将活塞的往复运动变为曲柄的旋转运动，又受到曲轴的驱动而带动活塞压缩缩气缸中的气体。

连杆的设计和有限元分析

连杆的设计和有限元分析连杆是一种常见的机械传动元件，用于将机械运动传递给其他部件。

其设计和有限元分析是确保连杆能够安全有效地工作的重要步骤。

本文将主要介绍连杆的设计和有限元分析。

首先，根据传动的要求确定连杆的工作载荷，包括径向力、切向力和弯曲力等。

根据这些载荷，可以计算出连杆的最大载荷和加速度。

其次，在确定连杆的最大载荷后，需要根据材料的强度和韧性来选择合适的材料。

常用的连杆材料包括钢、铝合金和铜合金等。

根据材料的强度和韧性，可以计算出连杆的最大应力和应变。

然后，根据最大载荷和材料性能计算出连杆的尺寸。

连杆的尺寸包括长度、直径和孔径等。

通过对连杆进行强度计算，可以确保其不会发生破坏或变形。

最后，设计完成后，可以制作连杆的CAD模型，用于制造和装配。

有限元分析是一种常用的工程分析方法，可以用于模拟材料和结构的行为。

在连杆的设计中，有限元分析可用于评估连杆的强度和刚度等性能。

以下是使用有限元分析进行连杆分析的主要步骤：首先，根据设计完成的CAD模型，将连杆的几何形状转换成有限元模型。

连杆可以被分解成多个有限元单元，例如梁单元或壳单元。

每个有限元单元都与相邻的单元相连，形成整个连杆的有限元模型。

其次，应用适当的边界条件和载荷，在有限元模型中模拟工作载荷和运动条件。

这些载荷和边界条件可能包括沿连杆的节点施加的力或位移。

然后，使用适当的材料力学模型，在有限元模型中定义材料的性能。

这包括材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等。

根据材料模型，有限元分析可以计算出连杆在应力和应变下的响应。

最后，根据有限元模型的分析结果，评估连杆的强度和刚度等性能。

如果连杆的应力或应变超过了材料的极限，表明设计存在缺陷，需要进行修改。

除了强度和刚度分析外，有限元分析还可以对连杆进行模态分析和动力学分析等，以评估其固有频率和响应。

总结起来，连杆的设计和有限元分析是确保连杆能够安全有效地工作的重要步骤。

通过正确的设计和分析，可以确保连杆的强度和刚度等性能，从而满足传动的要求。

柴油机连杆的工艺设计

第1章柴油机连杆分析1.1柴油机连杆零件的作用柴油机连杆由柴油机连杆大头、杆身和柴油机连杆小头三部分组成，柴油机连杆大头是分开的，一半与杆身为一体，一半为柴油机连杆盖，柴油机连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在一起。

柴油机连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。

其形状也比较复杂，很多表面并不容易加工，不管是在其工作过程之中还是在加工过程中也很容易产生变形。

基本要求如：柴油机连杆杆身不垂直度<0.5,小头、大头两端面对称面与杆身相应对称面之间的偏移<0.6，杆身横向对称面对大小头孔中心偏移<1.首先必须保证大头中心孔中心线和小头孔中心线之间的平行度，这样才能保证柴油机连杆在工作过程中平稳不刮曲轴和轴瓦；第二个就是保证两个端面的平行度，以及两端面中心线与两孔中心线之间的垂直度，用于保证工作中不会刮伤曲轴平衡块，可以减少噪声，保持平稳；第三个要保证的是柴油机连杆体和盖的分和面之间的配合和吻合，以保证大头孔的圆柱度，以免刮伤轴瓦；第四要确保大小头孔中心线之间的距离，如果其得不到保证，将保证不了发动机在工作时的气体压缩比等。

1.2零件的工艺分析由零件图可知：可将其分为三组加工表面。

它们相互间有一定的位置要求。

现分析如下：首先柴油机连杆的加工表面如下：（1）以端面互为基准加工的两端面。

（2）以小头孔为中心的加工有：钻两个Φ4的油孔，加工侧面工艺凸台。

（3）以大头孔为中心的加工表面有：加工M12螺栓孔。

柴油机连杆精度的参数主要有五个：1.柴油机连杆大端中心面和小端中心面相对于柴油机连杆身中心面的对称；2.柴油机连杆大小头空中心距尺寸精度；3.柴油机连杆大小头孔平行度；4.柴油机连杆大小头孔的尺寸精度、形状精度；5.柴油机连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。

其余技术参数如下表：表1技术要求项目具体要求或数值满足的主要性能大、小头孔的椭圆度，锥度椭圆度0.012锥度0.014保证与衬套、轴瓦的良好配合两孔中心距0.030.05 气缸气体的压缩比两孔轴线在同一个平面内在柴油机连杆轴线平面内：0.03，在垂直柴油机连杆轴线平面内：0.06减少气缸壁和曲轴颈磨损大孔两端面对轴线的垂直度0.015 减少曲轴颈边缘磨损两螺孔中心线（定位孔）的位置精度在两个在45方向上的平行度：0.020.04，对结合面的垂直度：0.015保证正常承载和轴颈与轴瓦的良好配合第2章机械加工工艺规程设计2.1生产纲领的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。

柴油机连杆零件毕业设计说明书

连杆是汽车发动机主要的传动机构之一，它将活塞与曲轴连接起来，把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动可逆的转化为曲轴的回转运动，以输出功率。

是为发动机提供安全可靠、经久耐用、节省能源、满足功用的一个重要零件，它对开发轻型、高速、大功率的柴油机有着密切的关系。

因此，连杆的合理结构设计、加工工艺性设计，保证连杆的加工质量，提高生产效率有这重要意义，它是保证柴油机产品质量的关键所在。

此说明书，对连杆零件进行了详细的分析。

设计出了零件加工的工艺规程。

在工艺规程中涉及到了连杆加工的加工工艺，加工设备的选择，加工余量的确定，毛坯的确定，机床、刀具的确定，夹具的设计一系列与连杆加工有紧密联系的因素。

通过对此次设计，学会对中等难度零件的工艺编制，及其特定工序的夹具设计。

关键词：工艺；毛坯；夹具。

ABSTRACTThe connecting rod module is in the diesel engine essential movement power transmission component. It is affects the gas physical strengthand so on each kind of strength transmits on the piston gives the crank, also transforms the crank rotary motion into the piston reciprocal motion part. Is safely provides reliable, durable, the economical energy, satisfied function important components for the engine, it to develops lightly, is high speed, the high efficiency diesel engine has close relationship. Therefore, the connecting rod reasonable structural design, the processing technology capability design, guaranteed the connecting rod the processing quality, enhances the production efficiency to have this vital significance, it is guaranteed the diesel engine product quality the key is at. This instruction book let, has carried on the detailed analysis to the connecting rod components.Designed the components processing technological process. A series of involved the processing craft in the technological process which the connecting rod processed, the processing equipment choice, the processing remainder determination,the semifinished materials determination, the engine bed, the cutting tool determination, the jig design with the connecting rod processing had the close relation the factor.By the endtime of the densign,learn the technics weave of medium difficultry part,and the holding design of the especially working procedure.Key words:roughcast; craft; jig目录目录绪论 (1)1. 零件的工艺分析 (2)1.1 连杆的工作情况 (2)1.2 连杆的结构特点 (2)1.3 连杆机械加工的主要技术要求 (3)2. 毛坯的确定 (4)2.1生产类型的确定 (4)2.2 材料的选择 (4)2.3 毛坯种类与方法的确定 (4)2.4 确定毛坯尺寸公差和加工余量 (4)2.5 毛坯主要加工表面的尺寸及公差的确定 (6)3. 连杆工艺规程的编制 (7)3.1 定位基准的选择 (7)3.2 拟订工艺路线 (7)3.2.1选择表面加工方法 (7)3.2.2加工阶段的划分 (8)3.2.3加工工序的顺序安排 (8)3.2.4机械加工余量、工序尺寸及其公差的确定 (11)3.2.5加工设备与工艺装备的选择 (22)4. 夹具设计 (26)4.1 夹具体材料及制造方法 (26)4.2 夹具体结构设计 (26)4.3 定位分析与定位误差计算 (26)4.4 导向元件的设计 (26)4.5 螺栓、垫圈选择 (27)4.6 夹具的工作原理 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)文献综述绪论绪论本课题研究的主要內容是连杆加工工艺过程的编制以及在加工中用到的一些典型夹具的设计。

柴油机活塞和连杆运动的有限元分析

柴油机活塞和连杆运动的有限元分析聂建军⑴　杜发荣⑵　袁　峰⑴　张海英⑵　范小彬⑵⑴453002　新乡内燃机厂⑵471039　河南科技大学摘要　本课题基于运动弹性动力学理论以及有限元分析方法,利用美国S DRC 公司的I 2DE AS 软件,对含运动副间隙的X N2110柴油机的活塞、连杆机构建立了动力学模型;运用KE D 分析中的“瞬时结构”假定,计算出了柴油机膨胀冲程19个瞬时结构条件下的位移、应力、应变,求出了机构的动态响应,得到了用KE D 法求出的活塞弹性变形值,从而为柴油机实现精确控制提供了可靠的理论依据。

Abstract On the basis of m odern theories of vibration ,KE D analysis and finite element method ,a kinetic m odel of piston 2linkage mechanism of X N2110diesel engine was set up by I 2DE AS s oftware of S DRC US A.By the presumption of ”transient struc 2ture ”in KE D analysis ,the mechanism ’s stress ,displacement ,strain ,m odes ,frequency and the dynamic responses in nineteen transient structure conditions during the expanding stroke are calculated ,and the difference of piston elastic deformation between KE D or KES value are als o g otten. 关键词:柴油机　KE D 活塞　弹性变形传统的内燃机机构设计、计算中,都是将曲柄连杆机构构件作为刚性件来处理,而且不考虑运动副的间隙。

4110柴油机总体设计调研报告

4110柴油机总体设计调研报告一、前言柴油机的发展已经有一百多年的历史，给人类的生产、生活带来了非凡的便利，也给人类社会的发展提供了不同凡响的动力。

柴油机的压缩比高，热效率高，其燃料消耗量比汽油机低30%~40%，加上车用柴油与车用汽油相比加工成本又低5%，随着世界各国对汽车节能的普遍重视，汽车发动机向柴油机化发展已是全球汽车工业发展的大趋势。

柴油机的总体设计包括产品发展战略决策研究，设计指标确定，主要结构参数选择，工作系统设计绘制纵横剖面图和各种配套代表性机型的外形布置图等方面的工作。

只有完成这些带有策略意义工作，并在企业决策层获得共识后，全面设计才得以展开。

所以总体设计的前期（即决策阶段）的主要参加者应是厂长，总工程师，总共设计师或该产品主任设计师以及主要设计人员等；后期为具体总设计阶段则主要由主任设计师及其助手参加。

总体设计过程对未来新产品的配套方向和市场生命力具有决定性作用，因此设产品设计的全局性工作，很难再试制或投产以后予以改变。

二、4110型柴油机的用途：4110柴油机陆用时，配以皮带轮、联轴器、离合器作为农业排灌、发电机、电焊机、空压机、水泵、碎石机及建筑机械等动力；船用时，配上倒顺车离合器。

减速齿轮箱后，可用作渔轮船动力，内河航运主机及轮船辅机。

三4110柴油机的生产厂家1.玉柴YC4110系列柴油机：在玉柴引进美国7.8升YC6112系列柴油机的基础上，通过减短行程和缩小缸径开发的高速轻型车用柴油机，保持了YC6112系列柴油机具有的可靠性高、使用寿命长的优点，具有较高的动力性，使用维修方便。

采用美国独资上海霍尼韦尔TB28型废气涡轮增压器，中外合资无锡欧亚P型喷油嘴，选用国产P型燃油喷射泵。

可选用德国波许泵。

排放符合新的国家标准GB17691—2001型式认证A阶段排放限值和北京市地方标准DHJB3—1999第1阶段排放限值，达欧I标准。

通过中国质量管理协会质量保证中心ISO9001质量体系认证。

(整理)柴油连杆设计说明书

0前言组合机床是根据加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。

组合机床主要用于平面加工和孔加工。

平面加工包括铣平面、车端面、刮平面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹等。

组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如气缸体、气缸盖、变速箱体等零件。

目前，组合机床在汽车、拖拉机、仪器仪表、军工及缝纫机、柴油机、纺织、航空等部门，应用越来越普遍。

组合机床主要适用于棱体类零件和杂体的孔面加工，生产效率高，研制周期短，便于设计、制造和使用维修，配置灵活，且自动化程度高，劳动强度低。

在将来，组合机床将向五个方面发展：高速化、高精度化、复合化、高科技含量化以及环保化。

同时，在自动化方面，将会进一步提高。

众所周知，多少年来机械产品加工中广泛的采用万能机床。

但随着生产的发展，很多企业的产品产量越来越大，精度也越来越高，如汽车、拖拉机行业的气缸体、气缸盖、变速箱等零件，采用万能机床虽能加工出如上产品，但在精度方面就不能很好的满足要求。

因为在一台机床上总是加工一种工件，使万能机床的很多部件和机构变得作用不大，工人整天忙于装夹工作、启动机床、进刀退刀等繁琐事务，不仅劳动强度很大，而且生产效率也不高，不利于保证产品加工精度。

正是基于以上情况，促使了组合机床的发展。

我国组合机床近几年取得了长足的进步，但是与发达国家相比，在产业结构、产品水平、开发能力、产业规模、制造技术水平、劳动生产率、国内外市场占有率等诸多方面尚存在不少差距。

在组合机床方面，总体水平不高，国际竞争力不强，不能充分满足国内建设需要，关键技术过分依赖国外，自主发展能力薄弱，高技能人才的比较优势有弱化的危险，同时产品结构类同，产品质量不稳定，用户服务水平差距较大。

CA柴油机的连杆三维造

CA4110柴油机的连杆三维造型当进入PRO/E Wildfire（野火版）的零件模式的用户界面，见图1。

在其上方是主菜单，见图2，与PRO/E2002相似，但把菜单管理器的主要功能都合并到主菜单中（编辑、插入）和简化成右下方、下方（在执行功能时出现）的图标，从而基本取消了菜单管理器，更加便于操作。

图1 零件模式的用户界面图2 主菜单对于常用的特征建模命令在右下方的图标中显示出，其中是拉伸实体或剪切实体图标；是旋转生成实体或旋转剪切实体图标；是创建可变截面扫掠特征；是创建边界混合特征。

由于连杆杆身形状复杂，所以先从杆身做起。

杆身是一个复杂的变截面实体，首先要根据杆身外形建成一些曲线，再由这些曲线建立曲面，相当于蒙在杆身表面上的一层皮（绸缎面），在将这些曲面进行剪裁、缝合、充实成杆身实体结构。

具体做法如下：在造型之前要进行零件的工艺、装配关系设计目的的分析，要是零件的参考坐标系与工艺基准、设计基准和装配基准相一致。

在连杆设计中，连杆大头孔是设计基准、工艺基准和装配基准，因此以大头孔作为零件的参考坐标系。

在装配图中，曲轴图形在FRONT平面上，图 3 草绘的基准曲线而连杆是套装在曲柄销上，因此连杆的绘图平面垂直于FRONT平面，为RIGHT平面。

参照平面为FRONT平面。

1.创建杆身曲线连杆杆身截面是一变化的工字钢，相对于FRONT平面和RIGHT平面是对称的，因此只考虑四分之一的杆身，可用四条曲线绘制出杆身变曲面的轮廓。

第一条曲线是在RIGHT平面，杆身的最大轮廓曲线；第二条曲线与第一条不在一个平面上，且曲线上的各点也不在同一平面上，因此以曲线最高点所在平面为绘图平面，即大约离RIGHT平面18mm的于RIGHT平面平行的平面，根据图样技术要求，连杆的拔模斜度为5~7度，因此第二条曲线与第一条曲线错位18≈=6⨯；第三条曲线与第二条在同一平面上，并近似认为与第tg9.1mm892.1二条曲线形状一样，只是向连杆中心线平移mm5.5=⨯-；第四条曲线186tg6.3与第一条在同一平面（RIGHT平面），形状与第二条相似。

4110活塞有限元分析

活塞有限元分析报告
图 12 疲劳系数
山东滨州渤海活塞股份有限公司
山东省滨州市渤海二十路 999 号
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CY4110Z 活塞
活塞有限元分析报告
图 6 复合最大主应力
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CY4110Z 活塞
活塞有限元分析报告
图 7 复合变形分布
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CY4110Z 活塞
活塞有限元分析报告
图 10 疲劳系数
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CY4110Z 活塞
活塞有限元分析报告
图 11 疲劳系数
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CY4110Z 活塞
活塞的有限元网格如图2所示。 2.3. 边界条件 2.3.1. 燃气压力东风朝阳柴油机有限责任公司提供了燃气最大爆发压力为15MPa。 2.3.2. 热负荷根据活塞顶部燃烧室温度900℃，计算活塞温度的分布。 2.3.3. 材料活塞材料为BH122A（重力铸造）。 3. 结果 3.1.温度分布热负荷导致了活塞内部的温度分布。计算的活塞温度分布如图3所示。活塞关键部位的温度计算值如表1所示。
东风朝阳柴油机有限责任公司 4.752L 4 110mm 125mm 125kW 2300rpm 18：1 150bar 10 车用整体铝活塞 BH122A 内冷通道 66.15mm 51.4millilitre

大功率柴油发动机连杆的有限元仿真分析

大功率柴油发动机连杆的有限元仿真分析作者：程国昊来源：《科学与财富》2018年第33期摘要：通过查阅大功率柴油发动机连杆的各项参数以及运动的工况，利用三维软件CATIA V5 R20建立大功率柴油发动机连杆的三维模型，对其施加约束、边界条件和网格划分，最后将连杆的三维模型导入有限元软件ANSYSY进行仿真分析，以及计算该连杆在最大拉伸和最大压缩两种工况下的受力情况。

研究分析表明：大功率柴油发动机连杆在压缩时最大应力处于小头孔的下端，其最大应力为497.692MPa，最大形变为0.174254；拉伸时最大应力处于小头孔两端开始与杆身过度的位置，其最大应力为111.029 MPa，最大形变为0.017659mm。

由此可以得出，该连杆的设计是可行的，并为连杆的进一步优化分析提供了依据。

关键词：大功率，发动机连杆，仿真软件ANSYS，仿真分析1. 发动机连杆的运动分析本文以大功率柴油发动机的连杆作为研究对象，连杆主要由连杆体、连杆盖、连杆螺栓、连杆轴瓦等构成[5-6]。

由于连杆是发动机传递力的重要零部件，同时也可以将活塞的直线运动转化成旋转运动[7]。

在整个运动的过程中，连杆承受着各种负载，因此，对大功率柴油发动机的连杆进行有限元的仿真分析具有很重要的意义。

对发动机连杆的轻量化分析有助于提高发动机的性能，以此同时也会在允许的范围内减轻质量对发动机整体的重量也会随之降低，相应的振动和噪音都会随之降低。

在发动机的运动过程中，由于发动机燃烧室燃烧燃料产生力，并通过连杆将力传送给曲轴，曲轴带动飞轮将动力输出。

以此同时，在燃料产生的爆炸时，由于只活塞作往复直线运动，通过连杆可以将活塞的直线运动传递给曲，使得曲轴做旋转运动。

那么连杆在运动时主要受到活塞销传来的气体作用力和活塞作往复运动时产生的惯性力。

连杆杆身承受周期性交变载荷的作用，对其刚度和强度都有很高的要求。

工程机械上如果要在一定质量下获得较大的刚度，一般将物体的形状做成“工”字形断面，为了使活塞产生的气体力小头到大头的能够逐渐地过度，在发动机连杆杆身设计时一般是将连杆小头到连杆大头逐渐过渡的方法使其传力均匀。

4110型柴油机总体设计

摘要柴油机在现代动力机械中起着重要的作用。

为了解和研究柴油机的总体结构及其动力性能，本次毕业设计涉及到“4110型柴油机总体设计”。

文中详细地阐述了柴油机的机体组件、活塞连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、电气系统等七大系统的设计重点。

理解柴油机工作原理、过程，并参照4110型柴油机原型及主要参数进行了柴油机的总体布局设计。

通过热力、动力计算及使用情况的分析，对4110型柴油机提出了合理的建议并进行改进。

经过改进，柴油机的动力性能和经济性能得以提升，以适应需求。

此次毕业设计的选题意义在于提倡使用动力性能更好和节能环保的柴油机。

关键词：4110；柴油机；总体设计；改进；性能AbstractDiesel engine plays an important role in modern power machinery. In order to make a further research of diesel engine, this paper is mainly concerned with the system design of 4110 type diesel engine. It is within the significant designing of airframe components、piston and crank mechanism、modified atmosphere mechanism、fuel system、lubricating system、cooling system and electrical system in detail. With the better understanding of diesel engine working principle and process or 4110 type diesel engine primary form and main parameters, the general layout design can be conducted as soon as possible. What is more, through the analysis of heat calculation、power calculation and uers′ feedback, reasonable su ggestions for the 4110 type diesel engine are put forward and then improved. As a result, power performance and economic performance are enhanced to meet demand for use. The important significance presented in this paper lies in advocating to use better power performance、energy conservation and environmental protection in diesel engine.Key Words：4110; diesel engine; system design; improvement; performance目录摘要 (I)Abstract (I)引言 (1)第一章4110型柴油机的工作原理及应用范围 (4)第二章4110型柴油机的总体设计 (10)第三章4110型柴油机的结构设计 (13)3.1 机体组件设计 (13)3.2 曲柄连杆机构设计 (16)3.3 配气机构和进排气系统设计 (25)3.4 燃油系统设计 (32)3.5 润滑系统设计 (35)3.6 冷却系统设计 (38)3.7电气起动系统设计 (40)第四章4110型柴油机改进建议 (42)结论 (43)参考文献 (44)附录A 热力计算 (45)附录B 动力计算 (55)致谢 (85)引言柴油机是一种功率范围广、可适应各种不同要求的动力机，较汽油机相比较，有其突出的特点。

主大件及性能参数（锡柴4110）

0.731 MPa
平均速度噪声 dB(A)
11.7m/s
材料中心高
HT250 325mm
全高缸心距
425 mm 135 mm
材料排距
HT250 31 mm
进距螺栓
25.5 mm M14
盖高材料
95mm 合金铸铁
型式
湿式
外止口
φ 131 mm
止口
φ 122mm
全长材料
211 mm M124
49×9×138.8 mm
41×9×138.8 mm
进气门开启
30.5°
排气门开启
54.5°
进气门关闭
67.5°
排气门关闭
25.5°
内径
φ 23 mm
全长
90 mm
外径机油泵型式
φ 38 mm 齿轮泵
材料油底壳容量
20Cr 12.5L
机油压力
343～441kPa
齿轮
4AW404
连杆颈开档轴承数升程柱塞直径
42 mm 3
7.3/7.6 mm φ 10.5 mm
柱塞升程种类
喷孔直径排气门材料
头径×杆径×全长
10 mm S
0.29 mm 21-4N/40Cr
进气门排气门
调速器型式机械离心两极式
喷孔数
5
喷油压力
22.07MPa
进气门材料
4Cr9Si2
壁厚内压缩高度
7 mm 68.5 mm
全高材料
113.5mm 40Cr火力岸高度中距20.5mm 195mm
螺距小头宽材料主轴颈
88.5mm 42mm QT800-2 85 mm