连杆是内燃机主要的动力机构,其承载着将热能转换为机械能的核心任务,在整机中占有重要地位。发动机在工作时,连杆承受着复杂的载荷和恶劣的工作条件,因此对连杆进行强度分析和结构优化是十分必要的。本文利用APDL语言在ANSYS中建立连杆的参数化模型,并划分网格得到有限元模型,取连杆受力的极限工况对连杆进行静强度分析,得到与实际情况相符的应力应变云图。对于发动机工作时连杆动应力的变化情况,本文采用MATLAB编程来解决这个问题,经计算,分别得到连杆小头、连杆大头以及连杆杆身中间位置的应力随曲轴转角的变化规律,分别得出三种位置的极限应力并与静强度的分析结果进行对比。在对连杆进行动态特性分析时,本文选取连杆的模态进行分析,得到连杆的固有频率以及各阶振型,为连杆的优化设计提供相应的依据。在连杆的优化设计中,本文采用拓扑优化和参数优化两种方法。应用拓扑优化对杆身的形状进行优化,这一过程是通过Fortran编程实现的,在杆身上开一凹槽,经过计算确定出凹槽的宽度、深度和长度。在参数优化时,本文以体积最小为目标函数,定义连杆的小头直径、大头直径为设计变量,在ANSYS中实现参数优化,计算得出优化后连杆的小头直径和大头直径。参数优化用ANSYS软件中的优化模块来实现。计算出两次优化后连杆体积的减少量,然后对两次优化后的连杆进行强度校核和疲劳分析。最后,对优化后的连杆模型进行疲劳分析,得出结论：在连杆所受的载荷和约束条件不变时,连杆在更小结构尺寸的情况下也能满足强度要求。