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设计描述：
文档包括:
说明书一份，31页，约16000字
CAD版本图纸，共1张
主要内容和要求（宋体五号，行间距单倍行距）
连杆是燃气机内部传递动力的关键部件。连杆设计是否可靠合理，不仅影响燃气机的结构强度，而且影响燃气机的使用寿命。4V-105柴油机连杆为斜切口合金钢模锻件经机械加工和热处理完成。连杆大端连杆盖通过螺栓及其预紧力与连杆紧密结合在一起；杆身的横截面呈“工”字形，且与连杆大、小端圆滑过渡，整个连杆杆身呈上下对称及左右对称结构，连杆在运动的过程中，一般承受的载荷有气缸爆发压力、往复惯性力和螺栓预紧力等，连杆大端还承受旋转惯性力的作用。连杆不仅受力复杂，其工作情况的好坏将直接影响到整个发动机性能，因此连杆设计和分析尤其重要。根据其工作条件，采用有限元分析方法对其进行受力分析，对连杆的设计结构进行验证。掌握利用ansys软件分析工程问题的方法。
主要内容为：
1．对4V-105柴油机连杆工作过程进行运动、动力分析，建立其动力学分析模型；
2．绘出4V-105柴油机连杆的三维实体模型图（PRO/E），并打印出其cad图（1#图纸）；
3．将三维实体模型图导入ansys软件并完成对模型的修改；
4．选用合适单元完成对模型的有限元网格划分；
5．完成载荷施加及边界条件的处理，得出合理的有限元分析模型；
6．后期处理，完成有限元分析计算，输出计算得到的应力、应变、位移云图，打印分析的结果文件，撰写论文。
论文具体要求如下：
1．论文全部打印，格式规范符合湖南农业大学毕业论文规范要求，字数不得少于2万字。正文的主要结构层次：
1）前言：简要介绍有限元分析在工程中的应用，本分析的目的、意义、主要内容。
2）4V-105柴油机连杆的详细资料（包括主轴CAD图和三维实体模型图）。
3）分析4V-105柴油机连杆工作过程的受力特点，本次有限元分析的建模、前处理；
4）计算与分析：单元的选择，边界条件的处理，载荷的施加。
5）后处理，计算结果的输出与分析。
6）结论及总结：对整个毕业论文主要成果的总结。明确指出本次论文的优点（对已有分析所做的改进）和缺点（不足及没有考虑周全的地方），并指出改进分析的方向与设想。主要参考资料（具体格式以规范化要求规定为准）
主要中文参考资料与外文资料
[1]曾林，邓海英. 4V-105柴油机连杆有限元分析与优化设计 [J].柳州职业技术学院学报，2010.3
[2]刘志强等. 12V190燃气机连杆的有限元分析 [J]. 内燃机与动力装置，2009.2
[3] 张铎泽等. 195燃气机连杆的有限元分析[J]. 内燃机与动力装置，2007.6
[4]奉友勤. 柴油机连杆的有限元分析[J].设计与研究，2008.9
[5]吴泓等.大功率柴油机连杆三维精细分析 [J]. 内燃机工程，2003.6
[6]徐建全. 发动机连杆三维实体建模和有限元分析 [J].福建工程学院学报，2008.12
[7]代伟峰等. 基于ANSYS的连杆的三维有限元分析 [J]. 小型内燃机与摩托车，2008.2
[8]施兴之等. 连杆有限元分析的边界条件的研究[J]. 武汉水运工程学院学报，1994.6
[9]施兴之等. 连杆大头曲柄销接触的三维有限元素法计算[J]. 内燃机工程，2000.1
内燃机曲柄连杆机构设计及连杆有限元分析
摘 要：本文简要介绍了有限元分析在工程中的应用，在对曲柄连杆机构进行运动（学）、动力学分析后，对连杆模型进行适当的必要简化，用PRO/E创建实体模型并导入ANSYS，并对连杆模型进行前处理；根据连杆的受载情况，对连杆进行载荷分析，施加以工作过程中产生的最大载荷，将求解连杆的动力问题化为相应的静力问题；根据分析的结果，对连杆的有限元模型加载并求解，对结果进行了简要的结构强度计算分析。
关键词：连杆；有限元；ANSYS；
Design and Analysis of Crank and Connecting Rods Machanism Based on Finite Element Method
(Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)
Abstract：This paper briefly introduced the finite element analysis and application in engineering, the crank and connecting rod mechanism kinematics, dynamics analysis, using PRO/E modeling of the ANSYS.According to the connecting rod by the situation ,for the connecting rod,how to load on the working process of the analysis on the biggest and load produced for external force,the solution of the problem to motivate connecting to corresponding static problem;According to the result of the analysis of finite element model,connecting load and solving,the result are the brief structure strength analysis.
Key words：connection rod; finite element; ANSYS;
目录
摘要…………………………………………………………………………………1
关键词…………………………………………………………………………………1
1 前言………………………………………………………………………………2
2 曲柄连杆机构的物理分析………………………………………………………2
2.1 曲柄连杆机构的运动学分析……………………………………………2
2.2 曲柄连杆机构的动力学分析……………………………………………4
2.3 简化后的机构受力分析…………………………………………………5
2.3.1 机构运动件的换算………………………………………………6
2.3.2 简化后的机构受力分析…………………………………………7
3 曲柄连杆机构的有限元理论基础………………………………………………8
3.1 有限元法基本思想……………………………………………………8
3.2 有限元法的特色…………………………………………………………8
3.3 有限元解题的过程………………………………………………………9
3.3.1 机构离散化………………………………………………………9
3.3.2 选择位移插值模式………………………………………………9
3.3.3 分析单元的力学特性……………………………………………9
4 连杆的机构设计…………………………………………………………………10
4.1 连杆长度的确定………………………………………………………10
4.2 连杆小头机构………………………………………………………11
4.3 连杆杆身机构…………………………………………………………11
4.4 连杆杆身机构……………………………………………………………11
5 连杆有限元分析…………………………………………………………………12
5.1 建模方案的确定…………………………………………………………12
5.2 连杆模型的建立…………………………………………………………13
5.2.1 实体模型的建立…………………………………………………13
5.2.2 定义单元类型……………………………………………………14
5.2.3 定义实常数………………………………………………………14
5.2.4 定义材料属性……………………………………………………14 5.2.5 网格的划分………………………………………………………14
5.3 连杆载荷的计算…………………………………………………………15
5.3.1 气体作用力的计算………………………………………………16
5.3.2 连杆的惯性力……………………………………………………16
5.3.3 连杆大小端载荷的等效计算……………………………………17
5.4 连杆有限元模型的加载与求解…………………………………………18
5.4.1 边界条件的处理…………………………………………………18
5.4.2 最大压缩工况求解………………………………………………19
5.4.3 最大拉伸工况求解………………………………………………23
5.5 疲劳分析…………………………………………………………………25
5.5.1 疲劳分析的概述…………………………………………………25
5.5.2 4V-105柴油机连杆的疲劳分析…………………………………25
6 结束语……………………………………………………………………………27
参考文献 ……………………………………………………………………………27
致谢……………………………………………………………………………………28
附录……………………………………………………………………………………28
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