【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 統(tǒng)計(jì)，小頭的外徑一般比孔徑大 20%35%，即 D1=（ ～ ） d，小頭的最小徑向厚度大于 4毫米。該尺寸可按強(qiáng)度、剛度條件確定。有的連桿 小頭，外徑中心向上下各偏差 e，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，并相對(duì)減輕了重量，一般 e=（ ～ ） D。綜上所述，得出本 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 9 次設(shè)計(jì)的連桿小頭的尺寸為： D1=Φ 48 mm, d=Φ 39（ 0177。 ） mm。 其小頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖 31. 圖 31 連桿小頭剖面圖 連桿桿身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 桿身也承受交變載荷，可能產(chǎn)生疲勞破壞和變形，連桿高速擺動(dòng)時(shí)的橫向慣性力也會(huì)使連桿彎曲變形，因此桿身必須有足夠的斷面積，并消除產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素。對(duì)工作可靠的發(fā)動(dòng)機(jī)的統(tǒng)計(jì)表明，現(xiàn)代汽油機(jī)連桿桿身平均斷面積 fm 與活塞面積 Fp 之比f(wàn)m/Fp=～ ，柴油機(jī)為 ～ 。為了在較小重量下得到較大的剛度，高速內(nèi)燃機(jī)的連桿桿身斷面都是“工”字型的，而且其長(zhǎng)軸應(yīng)在連桿擺動(dòng)平面內(nèi)?！肮ぁ弊中蛿嗝娴钠骄鄬?duì)高度 H/D=～ (柴油機(jī) )，高度比 H/B=～ 。 本次設(shè)計(jì)， R=，取 L=230mm；取 Hmin=30mm。 連桿大頭的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 連桿大頭的結(jié)構(gòu)與尺寸的基本上決定于曲柄銷直徑 D長(zhǎng)度 B2，連桿軸瓦厚度 2? 和連桿 螺釘 的直徑 dm。其中 D B2是根據(jù)曲軸強(qiáng)度、剛度和軸承的承壓能力，在曲軸 設(shè)計(jì)中確定。為了結(jié)構(gòu)緊湊，軸瓦厚度 2? 趨于減薄，汽車拖拉機(jī)用軸瓦 2? =~3 毫 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 10 米。連桿 螺釘 尺寸則根據(jù)強(qiáng)度設(shè)計(jì)。因此，本處所謂大頭設(shè)計(jì)，實(shí)際上是確定連桿大 頭在擺動(dòng)平面內(nèi)某些主用尺寸，連桿大頭剖分型式、定位方式，及大頭蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 連桿大頭連接連桿和曲軸，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，否則將影響薄壁軸瓦，連桿 螺釘 ，甚至整機(jī)工作可靠性。為了便于維修，內(nèi)燃 機(jī)的連桿必須能從氣缸中取出，故要求大頭在擺動(dòng)平面內(nèi)的總寬度必須小于氣缸直徑；大頭重量產(chǎn)生的離心力會(huì)使連桿軸承、主軸承負(fù)荷增大，磨損加劇，于是還為此不得不增大平衡重，給曲軸設(shè)計(jì)帶來(lái)困難，因此在設(shè)計(jì)連桿大頭時(shí)，應(yīng)在保證強(qiáng)度、剛度條件下，尺寸盡量小，重量盡量輕。 連桿大頭尺寸設(shè)計(jì)： 1）曲柄銷直徑 2D 、長(zhǎng)度 2B 這兩個(gè)尺寸是根據(jù)曲軸強(qiáng)度、剛度和軸承的承壓力，在曲軸設(shè)計(jì)中確定的。也可根據(jù) ?DD , ?BD ,來(lái)初步確定。本次設(shè)計(jì) 2D =65mm， 2B =38mm。 1） 連桿軸瓦厚度 2? 2? =～ 3mm，取 2? = 2） 大頭切口形式和定位方式 195 柴油機(jī)連桿所采用的斜切口，斜角為 45176。，端面 則 采用止口定位，其工藝簡(jiǎn)單，成本低。但不能防止大頭蓋止口向外變形 ，連桿體止口向內(nèi)變形，這種蓋與體都是單向定位，定 位 不可靠；止口易變形；止口因加工誤差或裝拆變形對(duì)大頭孔影響較大。 連桿材料選擇 為了保證連桿在機(jī)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的剛度，一般多用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳機(jī)構(gòu)鋼，只有在特別強(qiáng)化且產(chǎn)量不大的汽油機(jī)中用 40Cr 等合金鋼。合金鋼有較高的綜合機(jī)械性能，但當(dāng)存在產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素時(shí)，它的耐勞能力急劇下降，甚至低到與碳素鋼不相上下。所以合金鋼連桿的形狀設(shè)計(jì)、過(guò)度圓滑性、毛坯表面質(zhì)量下降等，必 須給以更多的注意，才能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)材料的潛力。 40MnB,40MnVB 等硼鋼作為高負(fù)荷的大量生產(chǎn)連桿的材料，顯示了良好的使用性能。 40MnB 鋼化學(xué)成分（ %）： C（ ～ ），Mn（ ～ ）， Cr， P 和 S≤ ， B（ ～ ），經(jīng) 850℃油淬 500℃高溫回火后強(qiáng)度極限σ b1000( 2/mmN )，屈服強(qiáng)度σ a800（ 2/mmN ），沖擊韌 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 11 性 70 2/mmmN? 。 連桿縱向端面內(nèi)宏觀金相組織要求金屬纖維方向與連桿外形相符，纖維無(wú)環(huán)曲及中斷現(xiàn)象。連桿一般用剛鍛造，在機(jī)械加工前應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理（淬火后高溫回火），以得到較好的綜合機(jī)械加工性能，既強(qiáng)又韌。為了連桿的疲勞強(qiáng)度，不經(jīng)機(jī)械加工的表面應(yīng)經(jīng)過(guò)噴丸處理。連桿必須經(jīng)過(guò)磁力探傷檢查，以求工作可靠。 我國(guó)已研究成功連桿輥段工藝，輥段工藝不僅不需要大型鍛造設(shè)備，而且還改善了工人的勞動(dòng)條件。為了節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，降低 產(chǎn)品成本，我國(guó)還成功地試用了一稀有鎂球墨鑄鐵制造高速汽油機(jī)連桿。試驗(yàn)證明，鑄造連桿的強(qiáng)度應(yīng)在 HB210250 之間，上限是為了保證有足夠的強(qiáng)度，下線是為了保證良好的韌性。這樣硬度的珠光體鑄鐵具有300350（ 2/mmN ）的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，與中碳鋼差不多。在大批量生產(chǎn)鑄造連桿時(shí)為了保證制造質(zhì)量穩(wěn)定，要求對(duì)爐料、熱處理等工藝規(guī)程嚴(yán)加控制，并仔細(xì)的在內(nèi)在質(zhì)量檢查，例如超聲波或 X線無(wú)損探傷等。據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)韌的珠光體可鍛鑄鐵適于制造連桿。 綜合考慮成本和強(qiáng)度 ,本次設(shè)計(jì)選用材料 HT200。 4 連桿 螺 釘 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及 強(qiáng)度校核 連桿螺 釘 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿組的功能是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并把作用在活塞上氣體的作用力傳遞給曲軸，以輸出功率。連桿組在工作時(shí)作平面運(yùn)動(dòng)，承受了大小和方向均按周期性變化的氣體作用力和慣性力的作用，并作往復(fù)和擺動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿大頭與曲軸連桿軸頸的聯(lián)接是靠連桿螺 釘 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以連桿 螺釘 所承受的載荷是交變載荷。為了保證連桿大頭結(jié)合面在工作時(shí)不分離，連桿 螺釘 在裝配時(shí)應(yīng)有足夠的預(yù)緊力。此力由兩個(gè)部分 組成：一部分為使連桿軸瓦緊貼軸承瓦座所需的預(yù)緊力；另一部分為防止連桿體和連桿軸承瓦座結(jié)合面在工作載荷作用下脫開(kāi)所需的預(yù)緊力。這兩部分力對(duì)連桿 螺釘 都造成扭力。 根據(jù) 螺釘 受力情況設(shè)計(jì)出 螺釘 的參數(shù)： 螺紋規(guī)格 d=M10；公稱長(zhǎng)度為 L=35mm；性能等級(jí)為 級(jí) 連桿 螺釘 的 強(qiáng)度校核 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，連桿 螺釘 承受的最大拉伸載荷 Pj按公式計(jì)算。對(duì)斜切口連桿來(lái) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 12 說(shuō)，連桿 螺釘 所承受的拉伸載荷為 21 2 3 ( ( 39。 ) ( 1 ) ( ) ) c o s 4 5jj rwP P G G G Gig? ? ?? ? ? ? ? ? ? 式中 ψ —— 連桿體與連桿蓋結(jié)合面與垂直連桿縱軸的平面間的夾角 39。G —— 活塞組的重量 G1—— 連桿組往復(fù)部分的重量 G2—— 旋轉(zhuǎn)部分的重量 G3—— 連桿大頭蓋的重量 λ —— 曲柄連桿比 G= G1= G2= G3= λ = 則 21 2 3 ( ( 39。 ) ( 1 ) ( ) ) c o s 4 5jj rwP P G G G Gig? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?22 200 0() 60 8 ( 3 ) ( 1 ) ( 7 4 )2 g g g gg ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? 連桿螺釘?shù)念A(yù)緊力