【文章內容簡介】 銷直徑加大受限制；④在桿身與大頭圓弧過渡區(qū)需制成螺栓頭的支承面，對該處強度有影響。其在小型高速柴油機上有廣泛應用。平切口大頭定位形式采用重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 連桿參數設計及校核 8 螺栓定位。 平切口大頭所連接的曲柄銷直徑 2D 可以增加到 ~ ，取2D ? mm70? ， 2? 為軸瓦厚度，查《內燃機設計》，對于柴油機， 2? mm3~2? ，取 2? ? ，大頭內徑 1D ? 2D +2 2? ? ?? mm75? ；通常軸承直徑~ 0 ）（? ，取 ， 0 ?? 對于平切口連桿，連桿大頭高度121 ~ ）（?? ，取 ?? 21 HH ?? mm。為方便安裝，大頭外徑 ,108B0 mmD ?? 根 據實際情況，設計 mm100B0 ? 。連桿大頭設計參數如表25所示。 參數 大頭寬度 曲柄銷直徑 大頭內徑 大頭外徑 大頭高度 軸承直徑 數值（ mm） ? 70D2? 75D1? 100B0? 21 ?? 54D0? 表 25 連桿大頭設計參數 連桿螺栓設計 連桿螺栓的作用是連接連桿蓋和連桿大頭，由于連桿在工作中受到周期性的氣體壓力和橫向、縱向慣性力，沖擊力較大。如果連桿蓋和大頭松脫或者螺栓斷裂將造成很嚴重的后果，所以要 求螺栓有足夠強度。 查《柴油機設計手冊》， ? ? 時， DdM ? （ Md 螺栓直徑），取Md ? mm14 ； 連桿螺栓中心線應盡量靠近軸瓦，一般 1l ）（ ~? 1D （ 1l 為連桿螺栓孔中心距），取 1l 1 ?? ，取 1l mm94? 所以本次設計螺栓采用 M14 的螺紋螺栓，材料為優(yōu)質合金鋼 40Cr。 螺栓參數如表 26所示。 參數 螺栓直徑 螺栓中心線距離 數值（ mm） Md 14? 1l 94? 表 26 螺栓設計參數 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 連桿參數設計及校核 9 連桿小頭的強度計算 已知參數如表 27所示。 參數 活塞組質量 連桿小頭質量 連桿大頭質量 最大燃氣壓 轉速 數值（ mm） ? ? ? MPapz ? min/r2200v? 表 27 用于連桿校核已知參數 連桿小頭承受的作用力 （ 1）由于溫度過盈和壓配襯套而產生 的力 ①溫度過盈量 小頭襯套材料為錫青銅，溫度過盈量 ? T? mm0 4 3 2 551B ???????? ?? ）（）（ ?? 式中： B? — 錫青銅襯套材料的熱膨脹系數 B? ??? ? — 鋼的小頭材料熱膨脹系數 5101 ???? t — 連桿小頭的溫升 一般 ?t C150~100 ? ，取 ?t C125? 1d — 小頭內徑 1d ? ②壓入過盈受熱膨脹小頭所受的徑向壓力 P ?P????????????????????????B221221212221221 EuddddEudddddT????????????????????????5222252222 ? 式中： 2d — 小頭外徑 2d mm53? 1d — 小頭內徑 1d ? d — 襯套內徑 mm38d? u — 泊桑系數 ? 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 連桿參數設計及校核 10 E — 連桿材料的抗拉彈性模數 對于鋼 E 5?? BE — 青銅襯套的抗拉彈性模數 對于青銅 BE 5?? ? — 襯套裝配過盈量 ③由 P產生的小頭應力 外表面的應力： 212221a dd 2dp ???? ????22 內表面的應力： 21222122i ddddp???? ? ????2222 許用值 ? ?a? 和 ??i? 在 MPa150~100 ，故設計安全。 （ 2）由慣性力引起的小頭應力 計算簡化如圖 23所示： 圖 23 連桿小頭受拉時計算簡圖 ①活塞最大往復慣性力 連桿小頭在進氣和排氣沖程中承受活塞組往復慣性力的拉 伸，在上止點附近有最大慣性力 maxj39。P ?max39。jP )1(239。 ?? ?rgG 式中， 39。G — 活塞往復運動質量，已知質量為 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 連桿參數設計及校核 11 帶入數據，求得 ?max39。Pj ②各截面的彎矩和法向力 進行應力計算時，將小頭簡化為一剛性地固定于它于桿身銜接處的等截面曲梁，其固定角為： r2dr2Hc o s9021c ????? ?? ? o s90 1 ???? ? ?? 當 ?? ?0 時，彎矩 0M 和法向力 0N 可按下列公式求得： )0 2 9 0 0 3 (PM m a x39。0 ?? ccpj r ? ）（ 02 700 03 49 2 3 ??????? ? ? mN? )0 0 0 (PN m a x39。0 cj ??? ? ）（ ???? 0 0 2 4 9 2 N10573? 式中， cpr — 連桿小頭平均直徑， cpr 4dd2?? ? 3853 ?? mm 彎矩為： )c o s( s i o s1rNMM m a x39。ccp00 cccpj r ??? ????? ）（ ）（ ）（??? ?????????????? 1 7c o 1 7s i n 2 4 9 1 7c o 0 5 7 36 2 33 ?? 法向力 )c o s( s o sNN m a x39。c0 ccj ??? ??? ? ）（ ???????? o i o s10573 ? 則在固定表面上的應力為： 外表面： hb 1KNhr2h hr6M2 1cpcpaj ???????? ???? ）（? 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 連桿參數設計及校核 12 63 10 0 2 9 48 9 7 ????????? ????? ?????? ）（ ? 式中， 1h — 小頭壁厚， ??2dd 12 ??2 K— 襯套過盈配合影響的系數， 89 ?????? ?? FEFE FEK 內表面： hb 1KNhr2h hr6M2 1cpcpij ???????? ????? ）（? 63 10 0 2 9 48 9 7 ????????? ????? ??????? ）（ ?? 運用上述公式計算連桿小頭在慣性拉伸符合作用下內外表面的應力分布如圖 24所示，內表面最大應力發(fā)生在 ?90?? 處，外表面最大應力發(fā)生在 c??? 的固定截面處。 圖 24 連桿小頭受拉后內外表面應力分布 圖 25 連桿小頭受壓時計算簡圖 ③由活塞的慣性力在連桿小頭中引起的拉應力 當活塞在上止點時，小頭受到最大的慣性力 jmax39。P 的作用，小頭受到的最大拉應力 p? 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 連桿參數設計及校核 13 ???1m a x39。j m a x39。p 22FP brPcp? ??? ??p? ? ? 58~29?p? MPa ，故安全。 （ 3）由最大壓縮力 cP 引起的應力 cP = zP + maxj39。P 3 4 2 2 4 9 5 9 2 0 ??? 式中 zP — 最大燃氣 壓力 ?zP 2z r41p ?）（ ?? ?????? ? 2 51010 0 626）（ 計算簡圖如圖 25 所示。 連桿小頭軸承的比壓校 核 ??11zdbPq ?? 查《內燃機設計》，對于柴油機， ? ? MPa90~80q ? ，故滿足要求。 連桿小頭的疲勞安全系數 連桿小頭應力按不對稱循環(huán)變化，在小頭和桿身過渡處的外表面上安全 系數最小。 m????????? ?a39。z1n 式中： z1?? — 材料在對稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限，由《機械設計》表 54 查得 z1?? MPa250~190? ， 取 z1?? MPa200? a?? — 應力幅， a?? ? ??2 ijaj ?? ??? 2 ）（ m? — 平均應力， m? 22 ijaja ??? ?? ? 2 ）（ ???? ? 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 連桿參數設計及校核 14 ??— 角系數，???0012 ? ?? ?? ?— 考慮表面加工情況的工藝系數，??? ~ ，??? 1?? — 材料在對稱循環(huán)下的彎曲疲勞極限， 1?? ? 0? — 材料在脈沖循環(huán)下的彎曲疲勞極限，對于鋼 0? ）（ ~? 1?? M ~? ，取 0? MPa400? 帶入數據可 得 ???? 400 ?? ，則： 200n???? 小頭的安全系數 ??n 一般不小于 ，滿足條件，故安全。 連桿小頭橫向直徑減少量 采用浮式活塞銷時，必須計算連桿小頭在水平方向由于往復慣性力引起的直徑變形 a? EId cck623j m a x39。a 10 )90(P ??? ?? ? 6523 4 7 1 2 4 9 2 ??? ????? ）（ ? 式中： ckd — 小頭平均直徑， ckd ? ckr2 mm45? I — 連桿小頭界面慣性矩，單位 cm 小頭壁 1h ? 2dd2? ? ?? mm I ? 12hb 311 ? 3? ? 為保證活塞銷與連桿襯套不至于咬死，變形量應小于活塞銷與襯套間隙的一半，即 ，滿足條件。 綜上所述，小頭設計安全。 連桿桿身的強度計算 連桿所受最大拉伸力和壓縮力 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 連桿參數設計及校核 15 （ 1）最大拉伸力 連桿桿身在不對稱的交變載荷下工作，它受到位于計算截面（ II? ）以上往復慣性質量力的拉伸及氣體壓力的壓縮（如圖 26)，則最大工況的拉伸力： ?????? ???? )1(P 239。m a x39。j ?? rgGP j 式中， 39。G 為截面（ II? ）以上小頭質量，為 ，帶入可求得： jP ?? 圖 26 連桿桿身圖 （ 2）最大壓縮力 1cP 最大壓縮力 ?c1P ?? jz PP ?? 連桿中間截面的應力和安全系數 （ 1）由 jP 引起的拉伸應力 mjj AP?? ??? ? 式中： mA — 連桿桿身斷面面積，單位 2m ，對于柴油機， mA =（ ~） A ， A 為活塞投影面積取 mA ? A mA = 2? ? 4 101 62 ???? ? ?? 2m 。 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計