张初旭

摘要：对发动机活塞连杆机构优化设计，降低质量、较小体积，使其更加轻便、灵活;并对设计的模型利用ANSYS Workbench进行优化设计，对活塞连杆机构进行尺寸调整。

关键词：活塞连杆机构;优化设计;ANSYS Workbench

0  引言

傳统的单缸发动机缸径为95mm，活塞连杆体积较大，质量较重，运动不灵活，并噪声较大;因此，本文为减轻发动机的质量和体积，减少震动和噪音，设计发动机活塞头直径为65mm;为了减小质量，降低空间，将活塞连杆设计成一体化。为了保证设计出的活塞连杆机构满足应力、应变需求，利用有限元软件[1]，分析了应力、应变，并绘制应力、应变云图，便于观察活塞连杆机构的变化情况，检验满足应力、应变要求。

1  曲柄连杆机构设计

为使质量轻便，将活塞与连杆机构设计成一体化，且活塞直径设计成60mm;曲柄连杆机构尺寸参数如下：

活塞直径：65mm，活塞顶部高度为12.1mm，厚度为5mm，活塞高度为32.5mm，连杆长度为253.5mm。

根据参数，利用UG软件的建模命令，可完成单缸发动机的活塞连杆体、曲柄等零件的三维建模。

2  发动机曲柄连杆机构优化设计

2.1 模型假设

活塞连杆体主要设计尺寸包括活塞半径d1，活塞头部长度l1，连杆杆身的长度l2，连杆宽度w1，瓦轴长度l3，瓦轴宽度d2，连杆曲轴直径d3，还有连杆工字形断面尺寸Hg和Bg。在ANSYS Workbench中建立活塞连杆体的三维模型时，仅考虑包括活塞半径d1，活塞头部长度l1，连杆杆身的长度l2，连杆宽度w1，瓦轴长度l3，瓦轴宽度d2，连杆曲轴直径d3。假设连杆工字形断面尺寸Hg和Bg保持建模时设定的初始值不变。……