摘 要：连杆作为惠州康明斯发电机的主要传递动力的构件，承受着由活塞传递的周期性变化的气体压力用途，工作环境极其恶劣，因而其构成非常容易损坏。文中通过传统的对策得出连杆的受力大小、方向与运动情况，并求解出了静态研究所需要的边界要素。利用ANSYS Workbench有限元软件，得到连杆在最大拉压工况下的应力与变形情形，为其优化剖析打好了基础。最后采用结构优化的方法对连杆进行了优化规划。

　　连杆是康明斯发电机中最为关键的装置，对东莞康明斯发电机的发展有着非常之大的影响。本文借助于有限元软件极强的计算能力和功用，仿真解析东风康明斯发电机连杆的静强度和其动态运动特点，对最大应力值和最大变形量为约束条件对连杆的形状进行优化分析，从而实现合理优化。

　　本文对连杆大小头孔最大拉、压受力按照180°范围余弦规律解决。压力按照余弦规律沿圆周方向分布公式为：式中的依次为拉伸工况下连杆大头孔和小头孔施加的受力分布规律。

　　由以上剖析结果可知，连杆的最大应力产生在连杆大头孔横截面的左右两侧边缘部位，最大应力值是237.11。连杆最大变形出现在连杆大头端顶部区域，最大位移量是0.12416平远康明斯发电机。

　　由以上剖析结果可知，在约束住东莞康明斯发电机连杆的大端，使康明斯发电机连杆小端的受到拉力的状况中，连杆的最大应力产生在深圳康明斯发电机连杆小头端润滑油孔位置，最大应力值是342.58。连杆的最大变形出现在小端顶部区域，最大位移是0.11541。

　　由以上解析结果可知，东风康明斯发电机连杆的最大应力产生在连杆小端与杆身连接的过渡区域，最大应力值是321.92。连杆的最大变形发生在整个小头端上，其最大位移是0.10632。

　　在ANSYS软件中，本文使用默认的BlockLanceos法。根据解析计算，发现惠州康明斯发电机连杆的前3阶模态频率为零或接近于零。因前3阶模态等于零或近似为零，说明其为刚体模态，从第4阶模态开始的解析计算结果才是有用的。第7阶模态之后，模型的形状出现了明显的弯曲和扭曲变化，表明施加的频率和模型产生了共振现象。

　　由以上的分析可知，每一阶非零振型中连杆的变形都很大，尤其是大、小头孔的变形，已经变成了椭圆形。这将致使与其配合的零件之间发生严重的挤压变形和严重磨耗。最终会引起连杆轴颈相对于轴承，合资康明斯发电机活塞相对于广州康明斯发电机气缸产生歪斜，导致连杆疲劳破环。

　　（2）确定连杆优化的目标函数，假设广州康明斯发电机连杆的密度是十分均匀的，选取连杆品质作为优化布置的目标函数。

　　本文将连杆品质作为目标函数实行优化布置阳山康明斯发电机，比较三种最优结果的品质。仅通过比较连杆的质量可以得出，第一组的品质是最小的，比二组少2.13%，比第三组少3.87%。第一组结果显示，其最大应力为437.6MPa，最大变形量为0.15958mm，最大变形量非常接近设置的变形量的上限。而第二组结果显示，其最大应力为382.15MPa，最大变形量为0.15008mm。第三组数据质量与第一二组相差太大直接舍弃。因此，选购第二组作为最终优化解析的结果，优化后，连杆的品质减少了9.0%。

　　比较选择的优化结果，合资康明斯发电机连杆的最大应力值为454.37，最大应力值远小于许用应力值。其最大变形量为0.1425，小于约束变形量0.16。故而连杆强度满足要求。虽质量减小，但其局部的结构强度却得到了优化。

　　本论文详细对东风康明斯发电机连杆进行了静态特点、动态特征和优化布置的讨论。详细过程为计算连杆的运动和受力特点，用建成连杆实体模型，将其导入Workbench中实行静态与动态特点解析研究。通过确保惠州康明斯发电机连杆有足够的强度和适当变形量的条件下，使连杆的质量减少了9.0%，且形状得到了优化。