本文利用三维计算机辅助设计软件Pro/E建立连杆的三维几何模型，并保存为IGES格式的文件。

　　在ANSYS Workbench集成环境下，通过reader模式将IGES格式的文件导入至Workbench中建立连杆的有限元模型，通过计算得出了该连杆的模态分布情况以及每一模态下的振型，分析计算结果并指出了连杆的薄弱环节。

　　2连杆有限元模型的建立对实体结构进行三维建模时，常采用以下方法：（1）在ANSYS或ANSYS Workbench中直接建模，适用于结构比较简单的模型。

　　（2）在三维CAD软件中建立三维模型，通过与分析软件的接口将模型导入，适用于较复杂的模型，但导入后模型容易出错，给下一步网格的划分带来困难，且修复模型需要浪费很多时间和精力。

　　（3）在三维CAD软件中建立三维模型，使用CAD接口以plug-in或reader模式读入到Workbench中，此法可以正确无误地导入三维模型，而且可以直接以AWE为平台直接对结构划分网格并进行相应的分析。

　　本文采用第三种方法，利用Pro/E建立连杆的三维几何模型，并保存为IGES格式的文件。通过reader模式导入至Workbench中。在对几何模型进行网格划分时采用Workbench中的默认选项，将连杆分为9275个单元、15253个节点，划分网格后的连杆有限元模型如所示。坐标系取沿连杆的长度方向为X轴，连杆大头圆孔的中心线方向为Y轴，Z轴由右手定则确定。

　　3连杆的有限元求解与结果分析连杆做平面运动，两端受到活塞销和曲柄销的限制。为此在两端孔轴线上定义圆柱坐标系，孔端上的点有绕轴转动的自由度，模态是由系统的固有特性决定的、与外载荷无关，故不需设置载荷边界条件。利用上面建立的三维有限元模型对EQ1141G空压机连杆进行动态特性分析，分析截止频率采用默认形式。截取了连杆的20阶模态。

　　由计算结果可以看出，该连杆的模态比较密集，在100～2000 Hz间有9阶模态。除了300～400 Hz、500～600 Hz、700～1000 Hz、1300～1400 Hz、1800～2500 Hz、2900～3400 Hz之外的每100频段内都有1阶模态，而在2000～4100 Hz之间的模态主要分布在3400～4100 Hz频段内，共有7阶模态，并且相邻两阶模态之间相差不是很大。车用压缩机处于变工况、变转速条件，连杆在工作过程中需承受活塞传递的气体力、往复运动质量的惯性力及自身摆动产生的惯性力、此外还有大小头轴承过盈产生的装配应力及螺栓的预紧力。惯性力变化与压缩机的转速有关，其频率通常是压缩机的驱动源――发动机基频的谐次，而气体力在某种程度上可以看作脉冲激励，其频率范围很宽。

　　可以看出，在1700 Hz以下的前8阶模态内，连杆的振动形式多样，集中表现为弯曲振动。第1阶、第2阶和第3阶分别为绕X轴、Z轴和Y轴的弯曲振动，并稍带扭转；第4阶为连杆小头的局部振动；第5阶和第6阶模态分别为绕Z轴和Y轴的1阶、2阶的弯曲振动；第7阶为连杆的弯扭复合振动；第8阶为绕Z轴的2阶、3阶的弯曲振动。在所有的整体振型下，连杆的大、小头圆孔都存在失圆现象。孔的失圆会使大头与曲轴连杆轴颈、小头与活塞销失去正常配合，导致常见的抱瓦、烧瓦、减磨材料疲劳脱落等一系列故障。连杆的弯曲振动会使活塞相对于气套、轴颈相对于轴承发生歪斜，产生附加应力，引起裂纹和损坏。

　　由振型图还可知，弯曲振动和弯扭复合振动时，连杆的结构形状变化大，而且有显著的节点位置。

　　第1阶、第2阶、第3阶弯曲振型的节点在连杆的中部，第5阶弯扭复合振型的节点位置与第6阶弯曲振型的节点位置基本相同，节点位置有2个，分别在连杆杆身与连杆小头结合部分和连杆杆身与大头结合部分；第7阶弯扭复合振动时节点在杆身中间，出现应力集中；第8阶弯曲振型的节点有2个，分别在连杆中部和接近小头的部位。所以，在对连杆进行设计时，不仅要考虑杆身与大、小头的连接部位应力集中的影响，更要考虑杆身的中间部位及连杆动态特性对其疲劳强度的影响。

　　4结论（1）连杆的动态特性分析是静态设计的补充和发展，是对连杆结构进行合理设计、提高其使用可靠性的重要手段。

　　（2）该连杆的模态密集，特别是第1、第2阶模态频率偏低，在工作过程中受到空压机激励的作用，比较容易引起共振响应，导致连杆某些部位动应力过大，应在设计改进中予以重视。

　　（3）连杆的应力集中一般在大、小头连接部位，但杆身的中部应力集中现象也较明显，因此应改变传统的设计观念，在设计时充分考虑连杆的中部。

　　（4）因弯曲振动易产生裂纹，所以在设计时应充分考虑，避免产生过多的弯曲振动，减少疲劳损伤，以提高连杆的使用寿命。

　　（5）用有限元法对连杆进行动态特性分析是行之有效的。