4110柴油機連桿設計及有限元分析【說明書+CAD】,說明書+CAD,4110柴油機連桿設計及有限元分析【說明書+CAD】,柴油機,連桿,設計,有限元分析,說明書,仿單,cad 畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 4110柴油機連桿設計及有限元分析 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-10班 學 生 姓 名: 高 衡 導 師 姓 名: 朱榮福 開 題 時 間: 2011-3-1 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 開題報告撰寫要求 一、“開題報告”參考提綱 1. 課題研究目的和意義； 2. 文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）； 3. 基本內容、擬解決的主要問題； 4. 技術路線或研究方法； 5. 進度安排； 6. 主要參考文獻。 二、“開題報告”撰寫規(guī)范 請參照《黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字數(shù)應在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 高 衡 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程07-10 指導教師姓名 朱榮福 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 4110柴油機機連桿設計及有限元分析 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1.課題研究現(xiàn)狀 隨著國家經(jīng)濟長期穩(wěn)定發(fā)展，汽車工業(yè)也得到飛速提高，國內近幾年汽車產量和銷量如下表： 年度 總產量 總銷量 乘用車 商用車 產量 銷量 產量 銷量 05年 570．77 575.82 393.07 397.11 177.7 178.71 06年 727.97 721.60 523.31 517.59 204.16 204.0 07年 528.32 517.0 378.0 368.0 158.0 149.0 汽車產量和保有量的迅速增長導致了石油能源需求的矛盾加劇，使中國成為了石油進口大國，每年需進口石油總產量的百分之三十。2004年中國進口了1.23億噸原油和4000萬噸成品油，共花了420億美元，以后將會逐年增加。柴油車得平均油耗要低于汽油車百分之三十。一輛3.2升奔馳E級柴油車平均耗油為7.5升，僅相當于國內排量1.4升汽油車的能源消耗。所以在發(fā)達國家，重型車使用柴油機占百分之百，轎車比例日益上升。2004年，歐盟新注冊的轎車中，柴油機占48.4﹪，其中法國69﹪，德國44﹪；連不太推崇柴油車的美國2004年注冊的柴油轎車也占6.1﹪。而在中國由于各方原因，2004年的乘用車銷量中柴油汽車僅占1.2﹪，普較占0.6﹪。 轎車使用柴油機已成為發(fā)展潮流，我國商用車按噸位3.5以上為重型，3.5以下為輕型車。目前重車基本應用柴油發(fā)動機，而輕型車配柴油機只占33﹪。據(jù)統(tǒng)計，2008年國內柴油市場達到190萬臺規(guī)模。其中40萬臺重型柴油機，27萬臺中、輕型柴油機，比06年增加8﹪。 轎車柴油發(fā)動機占比例雖然小，但轎車總量大，且柴油機品種在逐步增加，如捷達SD1發(fā)動機、寶來1.9升TD1發(fā)動機都是柴油機。近年玉柴研制出YC4V、YC6L-40都可達到歐Ⅲ或歐Ⅳ標準。云內柴油機同長城哈佛、奇瑞瑞虎配套。大眾柴油機向奔馳集團年供12萬臺。還有一大批新款歐Ⅲ標準汽車柴油機正在研制之中。 2.選題背景、意義 內燃機自十九世紀后期出現(xiàn)以來，經(jīng)過一百多年的不斷研究和改進，已經(jīng)發(fā)展到比較完善的程度，它以熱效率高、功率和轉速范圍寬廣、比重量較小的優(yōu)點，在動力機械中占有極其重要的地位，廣泛應用于國民經(jīng)濟和軍事裝備的各個領域。 連桿是內燃機中的重要的傳動零件之一，其作用是連接活塞與曲軸，將作用在活塞上的力傳給曲軸，使活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動，對外輸出做功。連桿小端工作時作往復運動，大端作旋轉運動，桿身作復雜的平面運動，因此連桿的受力情況十分復雜。連桿是內燃機中承受負荷最嚴重的零件之一，工作時同時承受著活塞傳來的氣體壓力、往復慣性力和它本身擺動時所產生的慣性力的作用，這些力的大小和方向周期性變化。在長期使用中，連桿會因活塞的劇烈推力和曲軸的高速運轉等因素，出現(xiàn)彎曲和扭曲現(xiàn)象。連桿一旦出現(xiàn)彎曲和扭曲，除了會使活塞拉缸外，還會致使活塞、氣缸、曲軸等機件出現(xiàn)不正常磨損，并很容易引起疲勞破壞而斷裂，導致發(fā)動機故障，直接關系到使用人的安全，造成極嚴重的后果。 以往，連桿的的制造以鑄造法和鍛造法為主；20世紀80年代以來，由于采用粉末鍛造法大批量生產的粉鍛連桿具有力學性能優(yōu)、尺寸精度高、質量較輕及質量偏差很小等特點，因而相繼在發(fā)達國家快速發(fā)展，逐漸取代鑄造和鍛造連桿。而高密度燒結法制造連桿也快速發(fā)展，并具有良好的力學性能。 現(xiàn)今隨著計算機技術的迅速發(fā)展，特別是各種分析軟件的日益成熟，在發(fā)動機研制開發(fā)過程中，對其零部件進行計算機數(shù)值模擬已成為輔助設計的重要手段。目前，有限元法已日趨成熟實用，所應用的領域也越來越廣并發(fā)揮著越來越重要的作用。有限元方法是近似求解一般連續(xù)問題的數(shù)值方法，它最先應用于結構的應力分析，很快就廣泛應用于求解熱傳導、電磁場、流體力學等連續(xù)問題。對于一個連續(xù)體的求解問題，有限元法的實質就是將具有無限多個自由度的連續(xù)體，理想化為只有有限個自由度的單元集合體，單元之間僅在節(jié)點處向連續(xù)，從而使問題簡化為適合于數(shù)值求解的結構型問題，工程設計人員使用這些系統(tǒng)，就可以高效而正確合理地確定最佳設計方案。此方法已成為工程技術領域不可缺少的的一個強有力的計算分析工具，其在發(fā)動機零部件的設計分析中的應用亦有了很大的進展。連桿在工作中所受的各種外載荷復雜且做周期性變化，而且，即使是同一類型的連桿，連桿與連桿之間的物性參數(shù)、幾何形狀也存在差異，因此，在分析連桿的應力和應變時，要考慮這些不確定的因素，才能得到更符合實際的結果。這就需要用到采用傳統(tǒng)材料力學公式使得計算的結果更為精確的有限元方法對連桿進行三維應力應變分析，以研究其在不同情況下的應力、應變狀態(tài)及危險部位。 3.研究目的 柴油機是目前產業(yè)化應用的各種動力機械中熱效率最高、能量利用率最好、最節(jié)能的機型。柴油機行業(yè)的發(fā)展對我國工業(yè)車用柴油機的發(fā)展越來越受到重視，成為柴油機行業(yè)增長速度最快的行業(yè)，也是我國大力發(fā)展的一個行業(yè)。車用柴油發(fā)動機市場按其配套車型可分為貨車柴油機發(fā)動機市場和客、轎車用柴油機市場兩大類。當前柴油發(fā)動機企業(yè)重點角逐的市場是輕型載貨車柴油機市場和客、轎車柴油機市場。 但是，由于受各種因素的影響，我國的柴油機研究還是落后于世界先進水平。經(jīng)歷多年的市場實踐，國內柴油發(fā)動機生產企業(yè)已不再滿足于憑借引進產品獲得市場上的暫時領先，而認識到核心技術是最關鍵的，只有通過引進、消化、吸收的途徑，自己掌握了核心技術，企業(yè)才會有發(fā)展后勁并獲得可持續(xù)發(fā)展的條件。隨著我國汽車事業(yè)的進一步發(fā)展，作為汽車配套中最重要的一個環(huán)節(jié)，柴油機技術的發(fā)展瓶頸已日益凸顯。因此，必須研發(fā)具有我國自主知識產權的柴油機，以提高我國汽車制造的國產率。 發(fā)動機連桿的研究是一個很復雜的、很有前景的研究領域，有很多需要完善和提高的地方。對發(fā)動機連桿精確的分析，可以為設計、生產、改進發(fā)動機提供可靠的相關數(shù)據(jù)和理論依據(jù)，縮短發(fā)動機的開發(fā)、改進的周期和成本，提高其可靠性和經(jīng)濟性。 2、 設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 1.基本內容 [1]確定發(fā)動機技術參數(shù). [2]對連桿進行結構分析和受力分析. [3]對連桿各部分進行結構設計和尺寸計算. [4]應用Pro/E軟件建立三維立體模型. [5]應用ANSYS軟件對連桿進行有限元分析. 2. 擬解決的主要問題 [1]為滿足應力對連桿結構進行設計. [2]應用ANSYS對其進行邊界條件限制、受力分析.. 三、技術路線（研究方法） 完成圖紙，設計說明書 應用ANSYS軟件對連桿進行有限元分析 繪制連桿總裝配圖 利用PRO/E軟件建立三維立體模型 確定發(fā)動機連桿的各項技術參數(shù) 調研和查閱相關資料 連桿結構設計 連桿尺寸計算 連桿運動、受力、結構分析 4、 進度安排 第1－2周 選題，領取任務書，調研，搜集資料，撰寫開題報告； 第3～5周 根據(jù)發(fā)動機參數(shù)設計連桿結構、計算連桿尺寸； 第6～8周 繪制連桿總裝配草圖，中期答辯； 第9～13周　 利用PRO/E建立三維立體模型.結合ANSYS對模型進行有限元分析，并撰寫設計說明書； 第14周 完善設計并提交指導教師審核； 第15-16周 更改并最終完成設計，準備答辯； 第17周 畢業(yè)答辯。 五、參考文獻 [1]陸耀祖.內燃機構造與原理[M].中國建材工業(yè)出版社，2004 [2]袁兆成.內燃機設計[M].國防工業(yè)出版社，1995 [3]楊連生.內燃機設計[M].北京：中國農業(yè)機械出版社，1981 [4]柴油機設計手冊編輯委員會.柴油機設計手冊(上)[J].中國農業(yè)機械出版社，1984 [5]吳兆漢.內燃機設計[M].北京理工大學出版社，1995 [6]張小虞.汽車工程手冊[M].北京：人民交通出版社，2007 [7]石津?。l(fā)動機連桿彎曲疲勞強度的可靠性分析[J]．武漢工學院學報，2005 [8]尚曉江，邱峰等.ANSYS結構有限元高級分析方法與范例應用[M].中國水利水電出版社，2006 [9]李皓月，周田朋等.ANSYS工程計算應用教程[M].中國鐵道出版社，2003 [10]譚繼錦 汽車有限元法[M].人民交通出版社，2005 [11]馬迅，胡振華.連桿強度和剛度的有限元分析[J].湖北汽車工業(yè)學院學報，2004 [12]汪景峰.基于有限元法的曲軸與連桿強度剛度研究[D].合肥工業(yè)大學碩士論文，2004 [13]李景涌.有限元法[M].北京郵電大學出版社，2002 [14]蘇鐵熊，呂彩琴，張翼等.接觸問題對連桿有限元分析的影響[J].內燃機學報，2002 [15]石津俊．發(fā)動機曲軸彎曲疲勞強度的可靠性分析[J]．武漢工學院學報，2005．7． [16]王東華．曲軸強度計算若干問題的探討[J]．天津大學學報，2002．3． [17]施興之．連續(xù)梁計算計算曲軸應力的研究[J]．內燃機學報，2001．2． [18]郝志勇．多缸機曲軸連續(xù)梁計算法的改進[J]．內燃機學報，2002．4． [19]BickleyI, D’OlierV, Fessler H. Stress and Deformations inOverlapped Diesel Engine Crankshafts一Part2:Evaluation of Results [J].IMechE，1998 [20]Guagliano M, Terranova A, Vergani L. Theoretical andExperimental Study of the Stress Concentration Factor inDiesel Engine Crankshafts [J].Trans ASME, J Mech Des，1993 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日