沈宁　杨灿　张弛（.山东理工大学；.上海交通大学机械与动力工程学院）



基于UG软件的曲轴与连杆的优化设计

沈宁1杨灿2张弛2
（1.山东理工大学；2.上海交通大学机械与动力工程学院）

摘要：本文利用UG的强大建模能力，以及装配干涉分析、动态运动仿真和应力应变有限元分析等功能，建立了四缸发动机曲轴与连杆的三维模型，进行数字化样机设计，并结合运动公式计算，得出发动机曲轴和连杆的运动曲线分析图，以及活塞和曲轴在模态下的数据变化图谱、特征数据曲线和运动规律。通过对数据的分析，掌握了连杆机构在实际运行工况下的力学特性。通过数值分析与计算，可以直观清晰地了解曲柄连杆机构在运行过程中的受力状态。通过数据调整，对机构进行了优化，为发动机性能优化提供数据支撑。针对不同大小和功能发动机的优化分析，提供了更为准确的参考数据。

关键词：曲轴；连杆；有限元分析；运动仿真；UG

0.引言

曲柄连杆机构的原理，是将活塞的上下周期往复运动转化为曲轴的旋转运动，曲轴的运动通过飞轮盘产生转矩驱动汽车。曲柄连杆机构是发动机的主要部件，其工作可靠性与稳定性决定了发动机工作的可靠性与稳定性。随着汽车业的不断求新、求稳和智能化发展，发动机技术也在不断发展，曲柄连杆机构的工作条件更加复杂，要求更多，智能化程度也越来越高，追求速度与革新的程度也越来越好。如何在周期性的、变化的驱动作用下，既保证机构具有足够的运转速度，又满足疲劳强度和摩擦系数的要求，同事确保材质刚度和良好的动静态力学特性，这对曲柄连杆机构的总体设计与结构优化提出了更高的要求。……