活塞連桿組畢業(yè)論文摘要_活塞連桿組強(qiáng)度分析與改進(jìn)研究
活塞連桿組是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件。它連接活塞和曲軸。活塞上下運(yùn)動(dòng)。連桿傳遞力量。曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)輸出動(dòng)力。這個(gè)部件工作條件很惡劣。它承受高溫高壓。它承受巨大沖擊力。它的工作狀態(tài)影響整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)。研究活塞連桿組很有意義。
本研究關(guān)注活塞連桿組的強(qiáng)度問(wèn)題。發(fā)動(dòng)機(jī)功率越來(lái)越大。活塞連桿組受力越來(lái)越嚴(yán)重。可能出現(xiàn)疲勞破壞。疲勞破壞導(dǎo)致零件斷裂。發(fā)動(dòng)機(jī)可能徹底損壞。這是一個(gè)嚴(yán)重的安全問(wèn)題。我們通過(guò)計(jì)算方法分析應(yīng)力。應(yīng)力是零件內(nèi)部的力。過(guò)大應(yīng)力導(dǎo)致材料失效。
我們建立活塞連桿組的三維模型。使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。模型包含活塞銷、連桿和曲軸銷。模型反映真實(shí)零件的形狀。模型包含所有重要細(xì)節(jié)。我們進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格是小單元組成的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)格質(zhì)量影響計(jì)算精度。我們檢查網(wǎng)格質(zhì)量。我們確保網(wǎng)格滿足要求。
接下來(lái)進(jìn)行有限元分析。有限元法是數(shù)值計(jì)算方法。它求解復(fù)雜結(jié)構(gòu)的力學(xué)問(wèn)題。我們施加實(shí)際工作載荷。包括氣體爆發(fā)壓力和慣性力。氣體壓力推動(dòng)活塞向下。慣性力是運(yùn)動(dòng)方向改變產(chǎn)生的力。這些力共同作用在活塞連桿組上。
我們分析靜態(tài)強(qiáng)度。靜態(tài)強(qiáng)度指靜止?fàn)顟B(tài)下的承載能力。我們找到最大應(yīng)力位置。通常出現(xiàn)在連桿小頭和大頭。活塞銷孔也是危險(xiǎn)區(qū)域。應(yīng)力集中導(dǎo)致局部應(yīng)力增大。圓角過(guò)渡和油孔附近容易出現(xiàn)應(yīng)力集中。我們?cè)u(píng)估應(yīng)力水平是否安全。材料有屈服強(qiáng)度。工作應(yīng)力應(yīng)低于屈服強(qiáng)度。我們計(jì)算安全系數(shù)。安全系數(shù)是強(qiáng)度與應(yīng)力的比值。安全系數(shù)大于一表示安全。
我們進(jìn)行疲勞強(qiáng)度分析。零件承受循環(huán)載荷。應(yīng)力不斷變化。材料內(nèi)部損傷逐漸積累。最終形成裂紋。裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致斷裂。我們使用疲勞壽命預(yù)測(cè)方法。基于應(yīng)力壽命曲線。材料有疲勞極限。應(yīng)力低于疲勞極限時(shí)壽命無(wú)限長(zhǎng)。我們計(jì)算危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力幅。應(yīng)力幅是應(yīng)力變化量。應(yīng)力幅影響疲勞壽命。我們預(yù)測(cè)零件的疲勞壽命。壽命用循環(huán)次數(shù)表示。我們判斷壽命是否滿足要求。
我們研究不同工況的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化。轉(zhuǎn)速影響慣性力。慣性力與轉(zhuǎn)速平方成正比。高轉(zhuǎn)速下慣性力很大。我們計(jì)算低速、中速和高速情況。結(jié)果明顯不同。高速時(shí)慣性力占主導(dǎo)地位。連桿受力顯著增加。低速時(shí)氣體壓力更重要。
我們考慮材料的影響。不同材料強(qiáng)度不同。合金鋼強(qiáng)度高。我們比較兩種常用材料。一種強(qiáng)度較高。另一種成本較低。分析它們的性能差異。強(qiáng)度高的材料應(yīng)力更小。但可能更重或更貴。需要綜合考慮。
我們提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。原設(shè)計(jì)在某些位置應(yīng)力過(guò)大。我們?cè)黾訄A角半徑。圓角半徑是拐角處的圓弧大小。大圓角減小應(yīng)力集中。我們優(yōu)化連桿桿身形狀。桿身中間部分適當(dāng)加厚。這樣應(yīng)力分布更均勻。我們比較改進(jìn)前后的結(jié)果。改進(jìn)后最大應(yīng)力降低百分之十五。疲勞壽命提高一倍。效果很明顯。
制造工藝也很重要。鍛造工藝影響材料性能。我們討論鍛造和熱處理。鍛造使金屬纖維連續(xù)分布。熱處理調(diào)整材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這些工藝提高零件強(qiáng)度。加工精度必須保證。尺寸偏差影響配合質(zhì)量。配合不好產(chǎn)生額外應(yīng)力。
我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。使用應(yīng)變片測(cè)量實(shí)際應(yīng)力。應(yīng)變片粘貼在零件表面。它測(cè)量微小變形。變形換算成應(yīng)力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果比較。兩者基本一致。證明計(jì)算方法是正確的。誤差在允許范圍內(nèi)。
本研究完成活塞連桿組的強(qiáng)度分析。找到危險(xiǎn)部位和失效形式。提出有效的改進(jìn)方法。為實(shí)際生產(chǎn)提供參考。有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性。延長(zhǎng)零件使用壽命。這項(xiàng)工作對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)制造有價(jià)值。