發(fā)布時(shí)間：2020-11-13 06:59

　　 連桿是內(nèi)燃機(jī)的主要傳動(dòng)構(gòu)件之一,承擔(dān)著將燃?xì)馊紵齼?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要任務(wù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程中,連桿承受著復(fù)雜的交變載荷作用,工作條件十分惡劣。隨著國(guó)六的頒布,發(fā)動(dòng)機(jī)的排放和性能需要得到進(jìn)一步提升,各零件的輕量化恰恰是解決這一問(wèn)題的途徑。在符合連桿結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的設(shè)計(jì)要求下,連桿的輕量化,使得連桿的工作狀況更加惡劣。因此,對(duì)連桿的有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化是十分必要的。本文以某內(nèi)燃機(jī)連桿為研究對(duì)象,對(duì)連桿的運(yùn)動(dòng)、受力情況進(jìn)行分析。利用Pro/E參數(shù)建模功能,建立連桿的參數(shù)化模型。通過(guò)有限元靜力學(xué)分析,得到連桿的應(yīng)力、位移云圖,并對(duì)不同工況下連桿的危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)連桿參數(shù)的分析,確定出連桿優(yōu)化需要考慮的因素。以連桿有限元分析為基礎(chǔ),對(duì)連桿的9個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析,得到每個(gè)參數(shù)對(duì)優(yōu)化過(guò)程的影響程度,并篩選出影響較大的4個(gè)參數(shù),作為設(shè)計(jì)變量。通過(guò)最佳空間填充設(shè)計(jì)獲得25組樣本點(diǎn),構(gòu)建出Kriging響應(yīng)面模型。并額外計(jì)算10組測(cè)試點(diǎn)結(jié)果對(duì)響應(yīng)面模型的精準(zhǔn)度進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證得出所構(gòu)建的響應(yīng)面模型可靠。通過(guò)遺傳算法對(duì)連桿響應(yīng)面模型進(jìn)行尋優(yōu)求解,得出3組優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。通過(guò)對(duì)比分析,選取較優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。將設(shè)計(jì)值代回求解,與響應(yīng)面預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比,得到連桿優(yōu)化的質(zhì)量誤差不到1%,連桿質(zhì)量下降13.07%并對(duì)優(yōu)化后連桿模型危險(xiǎn)部位進(jìn)行分析,說(shuō)明優(yōu)化后的連桿安全可靠,完成連桿輕量化。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TK403
【部分圖文】：

圖 2.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析中，穩(wěn)定工況下內(nèi)燃動(dòng)看作為等速旋轉(zhuǎn)，忽略扭矩不均勻旋轉(zhuǎn)角速度可以用式子 2.1 表示： = n /30( rad / s)柄做等角速度旋轉(zhuǎn)，連桿大頭與曲柄。燃?xì)鈮毫ψ饔煤蜌飧椎募s束，使活通過(guò)活塞銷(xiāo)連接，故連桿小頭與活塞運(yùn)動(dòng)，另一端的等速圓周運(yùn)動(dòng)，共同

化建模使用對(duì)模型的尺寸特征、材料特征等使用參數(shù)進(jìn)行定義，與，參數(shù)化建模對(duì)尺寸標(biāo)注所使用的不是具體的數(shù)值，而是各種參數(shù)定義每個(gè)參數(shù)的初始數(shù)值，創(chuàng)建模型的過(guò)程中，對(duì)每個(gè)需要參數(shù)化行定義，相關(guān)參數(shù)使用定義的參數(shù)關(guān)系式進(jìn)行表達(dá)。參數(shù)化模型在十分便捷，僅需更改建模前定義的參數(shù)，重新生成模型即可獲得新優(yōu)化是一個(gè)反復(fù)迭代的過(guò)程，每一次迭代計(jì)算，都經(jīng)歷模型生成、重復(fù)過(guò)程，而每次的模型更新正是通過(guò)每個(gè)參數(shù)的改變而生成新的設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展，使得各個(gè)軟件的人機(jī)交互能力十分強(qiáng)大，廣泛的的聯(lián)合仿真越來(lái)越容易，充分發(fā)揮了各個(gè)軟件的優(yōu)勢(shì)。連桿是活塞和曲軸的連接件，改變連桿的主要尺寸會(huì)使得該模型與結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，故不對(duì)連桿大頭內(nèi)徑、小頭內(nèi)徑、及連桿整體長(zhǎng)度所設(shè)計(jì)的各個(gè)參數(shù)通過(guò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖展示，如圖 2.2、2.3 所示：

化建模使用對(duì)模型的尺寸特征、材料特征等使用參數(shù)進(jìn)行定義，與，參數(shù)化建模對(duì)尺寸標(biāo)注所使用的不是具體的數(shù)值，而是各種參數(shù)定義每個(gè)參數(shù)的初始數(shù)值，創(chuàng)建模型的過(guò)程中，對(duì)每個(gè)需要參數(shù)化行定義，相關(guān)參數(shù)使用定義的參數(shù)關(guān)系式進(jìn)行表達(dá)。參數(shù)化模型在十分便捷，僅需更改建模前定義的參數(shù)，重新生成模型即可獲得新優(yōu)化是一個(gè)反復(fù)迭代的過(guò)程，每一次迭代計(jì)算，都經(jīng)歷模型生成、重復(fù)過(guò)程，而每次的模型更新正是通過(guò)每個(gè)參數(shù)的改變而生成新的設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展，使得各個(gè)軟件的人機(jī)交互能力十分強(qiáng)大，廣泛的的聯(lián)合仿真越來(lái)越容易，充分發(fā)揮了各個(gè)軟件的優(yōu)勢(shì)。連桿是活塞和曲軸的連接件，改變連桿的主要尺寸會(huì)使得該模型與結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，故不對(duì)連桿大頭內(nèi)徑、小頭內(nèi)徑、及連桿整體長(zhǎng)度所設(shè)計(jì)的各個(gè)參數(shù)通過(guò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖展示，如圖 2.2、2.3 所示：
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