往复式活塞压缩机连杆有限元分析

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Finite element analysis of link of reciprocating piston compressorCao Bin .Hong Huan(Hangzhou Hangyang Compressor Co.，Ltd.，99 Donghuan Road，Qingshanhu Sub-district，Linart，Hangzhou 311305，Zhejiang，P.R.China)Abstract：A physic modelD for the link of reciprocating piston compressor is established with Solidworks 2004software，he static analysis is made with ANSYS software，and its stress distribution cloud diagram is obtained，which meets the requirements on strength.Here，the mechanical model for link and the application of finite elementanalysis in the link design are introduced，and the results of the stress and the strain of the link calculated withfinite element analysis and its guiding role in the link design are described。

Keywords：Piston compressor；Link；ANSYS software；Static analysis；Stress analysis连杆是往复式压缩机中重要的零件之-，其作用是将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复运动。文章利用 Solidworks 2004软件建立了连杆的模型，并将其导入到ANSYS软件中进行连杆的拉伸/压缩有限元分析。

1 连杆力学模型的建立1.1 连杆力学的假设条件 (1)以整体的连杆作为研究对象，连杆大头按其在螺栓紧固力作用下的整体处理；(2)作用在连杆上的所有载荷平行于其摆动平面，且认为沿连杆厚度方向均匀分布；(3)为保证整体的刚度矩阵的非奇异性，假定连杆对称轴上的点沿轴向变形位移为零，从而消除了连杆在振动变形中的刚体变形。

1.2 连杆力的计算往复式压缩机在工作过程中受到气体力、往复惯性力和往复摩擦力的作用，如图 1所示。

1.2.1 往复惯性力FIs：m to) (cos Acos 2 ) (1)式中：F 为往复惯性力，N；m 为运动机构总质量，kg；r为曲柄直径，m； 为曲柄的角速度，rad/s； 为曲柄转角，。；A为曲轴半径与连杆长度比。

收稿 日期：2012-09-01；修回日期 ：2012-10-17作者简介：曹彬，1986年生，助理工程师，硕士，2012年毕业于杭州电子科技大学，现在杭州杭氧压缩机有限公司技术开发部从事压缩机的开发、设计工作。

· 55· 由图6、7可知，压缩机连杆在拉伸和压缩时，其应力集中在大、小头中间部位和小头与杆身连接处的过渡圆角部位，同时杆身连接处也有较大的应力，连杆所受的最大应力小于其许用应力。因此，在进行连杆设计时，需要适当地加强连杆的大、小头部位与杆身过渡部位，改变连杆小头过渡圆角部位与杆身部位的尺寸来减少应力集中，提高连杆的强度。

4 结束语根据实际需要简化了模型所受的载荷和边界条件，得到了连杆的应力分布图；连杆设计满足强度的要求。该型压缩机已投入实际运行，分析结果与※ ※实际结果较为吻合，说明应用 ANSYS软件在分析连杆应力分布方面具有的可行性和准确性，也为进- 步分析连杆的有限元分析、优化设计奠定了基矗