郑久林，赵礼飞，昂金凤，林欣欣

连杆的设计及有限元分析

郑久林，赵礼飞，昂金凤，林欣欣

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

文章通过有限元分析连杆在低转速、最大扭矩转速和额定转速下的疲劳强度和安全系数，有限元分析连杆满足设计要求。

有限元分析；连杆；疲劳强度；安全系数

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-91-03

前言

连杆是发动机重要零部件，承受发动机的高温高压，并把爆发压力传递给曲轴，带动曲轴的旋转输出扭矩。连杆的潜在失效模式通常为断裂或变形，为了在设计阶段发现这类失效模式，通常引入有限元分析。

本文介绍了某连杆的有限元过程，通过有限元分析可以对连杆的应力分布、疲劳安全系数有一个简单的评估，对应力较大、疲劳安全系数较小的区域进行设计优化，直至满足设计要求。

1 连杆设计

发动机扩排量，把原83mm缸径扩大到86mm，由于缸径的扩大，活塞承受的总燃烧气体压力变大；同时连杆长度由145.8mm减小到145mm，连杆受到的惯性力减小，因此需要通过有限元分析连杆总的的应力及疲劳强度。

图1 连杆设计方案模型

连杆采用涨断工艺，杆体为“工”字形杆体。

连杆的主要设计参数如下：

表1 连杆主要参数

2 有限元模型的建立

连杆动力学分析模型包括连杆、轴瓦、衬套、曲柄销、活塞销、止推轴承等，采用PROE建立三维模型，模型如下图所示：

模型前处理设置：网格均采用C3D10M单元；连杆上下瓦之间、螺栓与连杆之间的接触面设置为绑定约束，其余接触面均设置为接触约束；……