连杆作为曲柄连杆机构的重要活动构件,发动机能够正常运转离不开结构合理、性能稳定可靠的连杆。发动机在工作时,连杆与活塞销相连接,将活塞的往复直线运动所引起的往复惯性力转化为曲轴的旋转惯性力,连杆的工作环境必然决定了连杆将受到交替变化的拉应力和压应力,那么连杆必须具备足够的结构强度以及抗疲劳性能力。首先对连杆在工作时的运动情况以及整体受力情况进行分析,为连杆的载荷计算做好理论基础,进一步对发动机连杆的结构强度进行分析计算,同时完成对连杆在工作过程中的动态特性研究以及连杆的疲劳特性研究分析,最后对连杆进行轻量化的优化设计,最终得到不仅性能可靠、结构布局合理而且能够满足质量明显减轻、体积较小以及对连杆大、小头往杆身过渡区域处的应力集中现象能明显降低的连杆。本文以团队正向开发的2V86型汽油发动机的连杆组件为研究对象,对连杆杆身、连杆盖、上下轴瓦以及连杆螺栓等连杆组件根据二维图纸采用大型通用三维建模软件Pro/E进行实体数模。然后采用有限元前处理软件Hypermesh对连杆组件进行网格划分,然后针对代表性工况时连杆的受力、变形、疲劳强度等进行计算,本次研究主要在最大爆发压力、最大往复惯性力、螺栓预紧力载荷下进行计算。运用有限元软件ABAQUS对连杆进行了有限元分析,得到了连杆在几种典型工况下的应力分布情况,分析结果得出该连杆在这几种工况下完全满足结构强度要求,不会发生结构失效。进一步对连杆进行模态分析、屈曲分析、连杆疲劳寿命分析为连杆的轻量化优化提供依据。经过优化,结构位移增加14.8%,最大应力增加28.5%,均在许用值范围内,且体积降低10.3%,拓扑优化给设计者提供了减重的思路,即可从连杆杆身两侧区域处削减材料,以达到节省材料,减轻重量的效果,能够有效降低连杆的惯性力、提高发动机运转的稳定性。