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1. 研究目的与意义（文献综述）
汽车发动机连杆是发动机的重要零部件之一。发动机连杆的作用是把活塞与曲轴连接起来，把作用在活塞上的力传递给曲轴，使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，从而对外输出做功。
发动机连杆的运动有上下运动以及左右摆动，从而形成复杂多变的平面运动。因此，发动机连杆的受力情况也是复杂多变的，在工作过程中经常受到拉伸、压缩、弯曲和扭转等多种交变载荷的复杂应力的作用，工作环境恶劣。如此复杂的应力作用容易造成发动机连杆的疲劳、磨损、弯曲甚至断裂，进而影响发动机正常工作。因此，发动机连杆的设计与校核工作就显得尤为重要。
针对天然气发动机连杆的设计与校核，国内学者做了很多工作：樊俊梅等的研究主要探讨了压缩天然气对内燃机性能的影响，分别从动力性、经济性和排放性三方面进行论述[1]。林霄等人的研究从试验的角度研究柴油/天然气在不同参比的情况下的动力性、经济性以及排放特性，为柴油/天然气发动机燃烧开发以及控制策略开发及优化提供参考数据及奠定基础，并得到以下结论：柴油/天然气双燃料混合燃烧模式下，可以维持纯柴油模式下发动机的动力性能，且相同负荷下具有更好的排放特性和经济特性。柴油/天然气双燃料模式下发动机的经济性优于纯柴油模式，特别在高速高负荷时，经济性的优势更为明显；柴油/天然气双燃料模式可有效降低发动机的氮氧化物和碳烟的排放，但碳氢化合物的排放量较纯柴油模式下明显增加[2]。屠丹红等针对某新型中速双燃料发动机连杆，采用有限元计算软件校核连杆的应力并分析关键接触面的接触情况，校核连杆的疲劳情况。通过对该连杆组件的强度分析和疲劳分析，可以得到连杆整体满足强度要求；惯性力工况下，连杆组件之间的结合面上一直存在压力，不会产生分离[3]。蒋爱香等人针对某型号天然气／柴油双燃料发动机，在其连杆的设计和开发过程中，运用abaqus和femfat软件对连杆进行cae分析。他们的研究中原设计连杆接触分析显示接触开度不满足安全要求，适当提高连杆刚度并同时采取连杆杆身加工弧面设计可以有效解决连杆开度问题，这为双燃料发动机连杆的后续设计提供了新思路，并为后续连杆装机验证考核提供了有力理论支撑[4]。杜建国等针对传统经验设计的连杆，因其质量较大，易引起连杆压弯变形等情况，从而导致失效的问题，结合发动机连杆的设计和研究提出的更高的要求，根据连杆的实际工作状况，对发动机连杆的仿真分析要点展开研究，介绍了发动机连杆设计校核的基本方法[5]。山其新等人的研究中针对汽车发动机连杆在实际工作情况中出现的一些损伤和断裂的故障现象，根据已有的连杆实际结构性能参数，结合连杆实际工作条件，分析连杆在实际运动工作情况中的受力情况，从而对连杆的制造工艺和运动受力进一步进行分析、有限元计算。从材料选择和工艺方法改进中找到连杆设计优化的关键点[6]。许侃雯等人的研究选取了发动机连杆常用材料40cr，35crmo和c70s6等作为研究对象，针对三菱1.5Ｌ发动机连杆，运用ansys workbench软件进行有限元分析，主要得到以下结论：①连杆材料c70s6相对于其他材料综合性能较好，该材料的连杆相对于其他材料的连杆质量较小而强度较高；②用ansysworkbench进行分析时，在不影响计算结果的前提下，可对模型进行适当的简化，以缩短分析计算时间、提高效率；③发动机连杆所受最大应力位于杆身加强槽靠近大头处，可对其进行优化[7]。颜腾峰等以捷达汽车四缸发动机连杆为例, 利用catia软件对该连杆建模, 并将其导入ansys workbench 14.5中，利用ansysworkbench软件对捷达汽车连杆工作时的应力进行分析,得出了连杆在拉伸和压缩过程中的最大主应力和最大切应力及危险位置,为汽车连杆的强度校核和结构优化提供依据[8]。黄以兵等人运用 ansys 软件对6210双燃料发动机连杆进行了有限元分析，得到了连杆的应力、应变分布，计算了连杆小头的疲劳安全系数，为连杆的设计、改进以及优化提供技术和理论支持。所得结果为：在最大受拉工况下，最大应力出现在连杆小头中部。;在最大受压工况下，最大应力出现在连杆小头内表面底部; 连杆小头上的最大等效变形量较小[9]。刘存香的研究通过构建柴油/乙醇双燃料发动机连杆的受力模型，得到了连杆的合理表达式及计算方法。然后，本文通过以某款柴油发动机改装的柴油/乙醇双燃料发动机为实例，利用ansys软件根据所构建的力学模型对其进行有限元分析，得到了柴油/乙醇双燃料发动机在工作过程中连杆的受力变形情况[10]。徐源珑等人用 ansys 软件对汽车发动机连杆进行了静力学分析和模态分析，建立了发动机连杆性能分析模型。通过静力学分析，建立了发动机连杆的力学性能模型，得出了连杆总变形、定向变形、等效应力以及等效弹性应变分布情况。最后，综合得出了连杆的易变形位置，并提出了相应的防治措施，为高性能连杆的设计提供改良依据[11]。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究（设计）的基本内容
此次研究围绕着df4102天然气发动机连杆的设计与校核工作，依据所给的df4102天然气发动机的基本参数，设计出所需要的连杆尺寸数据，并利用所得数据建立发动机连杆的三维模型，利用有限元方法，形成可求解的数值模型，利用科学计算方法进行数值模拟计算，以此来验证设计的可靠性。本研究以发动机的连杆设计与校核的技术要求为基础，在充分假设的基础上对现有复杂现象进行简化，建立发动机连杆性能分析模型，通过静力学分析，建立发动机连杆的力学性能模型，通过各工况计算结果判定连杆是否满足静强度要求，并计算得到连杆的平均应力及应力幅值，求解连杆的安全疲劳因子，求出连杆总变形、定向变形、等效应力、等效弹性应变分布。根据上述计算得到的结果，判断连杆设计是否合格，连杆结构是否合理。若连杆设计存在不合格的结构，则需要对不合格的结构进行改进，再根据改进后的数据进行验算，直至连杆设计符合要求。
2.2 研究（设计）的目标
3. 研究计划与安排
| 周 次【时间】 | 工作内容 |
| 毕业设计预备周 （2019.12.26-2020.1.10） | 确定指导教师人选，对未选好导师的学生进行调剂分配。确定选题志愿、校内搜集资料、消化资料。 |
| 第1周（2020.2.24-2.29） | 学生提交文献检索摘要。 |
| 第2～3周 毕业实习周 （3.1~ 3.14） | 赴校外实习、搜集设计资料，并提交实习日记、实习报告。 |
| 第4～5周（3.16～3.29） | 撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。 |
| 第6周（3.30～4.5） | 进行外文翻译，并提交外文翻译译文。 |
| 第 7周（4.6~ 4.12） | 设计类，下达绘图任务，开始绘图。 研究类，制定试验方案或下达编程任务，开始试验及编程。 |
| 第8周（4.13~ 4.19） | 继续完成绘图、试验或编程任务； 撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）。 |
| 第9 ~ 11周（4.20~ 5.10） | 完成绘图、试验或编程； 完善毕业设计说明书、毕业论文； |
| 第12周（5.11~ 5.17） | 网上提交毕业设计说明书、毕业论文、绘图等附件材料；提交答辩申请。 |
| 第13~14周（5.18~ 5.31） | 教师审阅毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）和（图纸），审查确定学生答辩资格并予以公示。 |
| 第15周（6.1～6.7） | 根据评阅意见修改毕业设计说明书、毕业论文，并网上提交；准备答辩PPT。 |
| 第16周（6.8~ 6.11） | 毕业设计答辩。 |
| 备注： | 此表是拟定时间。如有变化，以实际为准。 |
4. 参考文献（12篇以上）
[1]樊俊梅,杨振中,运红丽.压缩天然气对内燃机性能的影响[j].汽车实用技术,2020(02):34-36.
[2]林霄,姚国仲,毛本泉,等.柴油/天然气双燃料发动机性能研究[j].农业装备与车辆工程,2020(02):1-8.
[3]屠丹红,王奎.某中速双燃料发动机连杆强度评估[j].内燃机与配件,2019(24):58-62.
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