星形活塞發動機由於具有單位體積功率大、比重量輕、壽命長等特點，是航空教練機及個人用小型飛機、競技飛機的主要動力裝置之一。該發動機對主要承力零部件的疲勞強度設計要求較高。某型九缸航空星形活塞發動機工作如圖1所示，其主連杆作為主要的功率輸出和受力部件，疲勞強度是否滿足設計要求，將直接影響發動機的使用壽命。
      傳統的內燃機設計中，對主連杆杆身強度分析主要考慮兩個工況：即杆身最大拉應力工況最大爆發壓應力工況。最大拉伸應力發生在出力最大往複慣性力時，即在排氣過程的上止點附近；最大爆發壓應力發生在做功衝程中出現最大燃今作用力時，一般認為是在壓縮過程的上止點。活塞發動機主連杆受力更為複雜，其主副連杆機構上氣缸數較多(一般為5，7，9等奇數)，副缸的作用將在主連杆上合成一個彎矩。由於該彎矩的方向在一個工作循環過程中方向會改變兩次，因此主連杆承受交變疲勞載荷。若連杆設計或加工不當則可能導致主連杆杆身發生疲勞失效。星形活塞發動機連杆機構的受力和運動較複雜、由於主連杆與曲柄銷及活塞銷之間的運動副及副連杆與主連杆之間的運動副構成多個接觸邊界，計算時不易處理。主連杆的受力除了來自副連杆的作用外，還有自身的旋轉慣性載荷和往複慣性載荷。本文針對某型號九缸航空星形活塞發動機在工作過程中，主連杆杆身與大頭的圓弧過渡部分發生疲勞失效問題，采用運動學方法確定主連杆承受最大附加彎矩工況，並運用商業有限元分析軟件ANSYS提供的接觸單元模擬主連杆與曲柄銷以及活塞銷之間的運動副，對主連杆進行多體接觸的三維有限元FEA分析，為該型主連杆的疲勞失效原因分析及凯发网址直营設計提供了重要參考依據。
      某型航空活塞發動機的連杆機構型式為九缸九連杆星形主副連杆式曲柄連杆機構。圖2為主副曲柄連杆機構的運動分析簡圖。其中，AB為主連杆，長度L； CD為副連杆，長度l； B為曲柄銷中心；C為主連杆與副連杆聯接銷中心；BC長為副連杆凸耳半徑；OB為曲柄旋轉半徑，OB為主、副氣缸中心線夾角為關節角，本算例中a為主連杆曲柄轉角；a為副連杆曲柄轉角；乃和乃分別為為主、副連杆擺角。主連杆的運動規律為中心曲柄連杆機構(三鉸鏈機構)。
      連杆運動時產生往複慣性力和旋轉慣性力慣性力的大小與活塞連杆組的慣性質量、發動打轉速、曲柄旋轉半徑等有關。主、副連杆往複慣恒力的方向均沿氣缸軸線方向。
      氣缸的爆發壓力通過活塞作用於連杆活塞頭，其大小隨時間變化，方向為氣缸軸線方向，與缸爆發壓力。
      主連杆活塞頭同時受爆發壓力、和往複慣性力，作用，其旋轉慣性力方向沿連杆軸線方向，可沿氣缸軸線進行分解，與主連杆活塞頭類似，副連杆活塞頭也可以作類似處理，可得到副連杆活塞頭合力。在副連杆軸線方向上的分力作用在主連杆銷C處(圖2)，對主連杆大頭中心B點作用一力矩因此，g個副連杆對主連杆任一截麵的合力矩。
      圖3為一個周期內，主連杆發生失效的截麵最大彎曲應力隨主連杆轉角a的變化曲線。由圖可知，當主連杆轉角為283°時，主連杆上拉應力最大，由於主連杆活塞頭氣體爆發力對主連杆產生壓應力，可見主連杆承受的最大拉應力主要來自附加彎矩的影響。
      連杆計算的複雜性在於主連杆與副連杆、曲軸為一個非線性的彈性接觸問題。
      第2節中分析得出主連杆所受附加彎矩的箭大工況將作為有限元分析所考慮的實際工況。本文采用商業有限元分析軟件ANSYS，對主連相進行接觸邊界條件的有限元計算。
      整體結構的連杆組比較複雜，包括主連杆相身、活塞、活塞環、活塞銷、活塞銷卡環、大頭蓋、遵杆軸瓦、襯套、螺栓、銷等零件。本次計算主要考庭的對象是主連杆杆身，因此在建模時，對局部結杠做了適當簡化。

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