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连杆是发动机中的关键构件之一。连杆在工作过程中受到各种复杂周期性变化的载荷、热应力及振动影响,使得连杆在工作过程中极易发生功能失效,进而引起整个发动机的工作失效,因而对曲柄连杆机构进行动力学分析,并在此基础上对连杆构件进行可靠性分析和优化就显得尤为重要。本文以宗申NC450型摩托车发动机连杆为研究对象,结合系统动力学、有限元分析、可靠性理论等相关基础学科,应用有限元分析软件、多平台集成优化设计及MATLAB软件对其进行动力学分析、随机有限元模态分析,并设计了集成仿真实验,获得了随机设计变量输入的模态频率响应值,进而完成了连杆频率可靠性分析及优化,总结出了频率可靠性分析及优化的方法。本文研究内容如下:(1)由运动模型图和力学模型,结合运动学和动力学知识,运用数学分析软件MATLAB求得了曲柄连杆机构在工作过程中相关组件的参数变化图,求得连杆大头、小头所受的力的变化曲线,确定了连杆有限元分析的位移和载荷约束条件。(2)建立了适用于ANSYS的连杆静力有限元分析模型,并完成了连杆静强度有限元分析,得到了连杆在最大拉伸和压缩工况下的应力云图,确定了连杆工作中产生应力集中的危险节点,求得了两种工况下的应力极值,完成了连杆静强度校核。(3)运用ANSYS软件,完成了连杆约束模态分析,利用多平台集成优化软件ISIGHT集成ANSYS设计联合仿真实验,得到了随机设计变量输入下的连杆最低阶固有频率的响应值;设计DOE实验对样本对进行了主效应分析、Pareto图分析,筛选出对响应较为敏感的设计变量。(4)应用MATLAB软件,编制相应的BP神经网络程序,对筛选出的样本对进行非线性神经网络回归分析,求得了满足设计精度的权值和阈值,拟合了连杆的频率失效功能函数;结合均值一次二阶矩法,对连杆的频率可靠性进行了分析。(5)分别以连杆的可靠性和最低阶固有频率为目标,运用近似代理模型的思想,采用RBF神经网络代理模型结合ASA算法(自适应模拟退火算法)对连杆的可靠性和设计变量参数进行优化,经优化,连杆的最低阶固有频率提升了32.6%,降低了连杆工作时落入共振频率区域的可能性。相应地,连杆可靠度指标?相对提升了5.2%。