【文章內(nèi)容簡介】 用實驗 應(yīng)力分折，針對連桿的 應(yīng)力分布決定連桿構(gòu)形 ，使材料合理利用，滿足連桿既輕巧，又耐 用的要求。 對連桿組的要求 : 1)結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，可靠耐用。 2)在保證具有足夠強度和剛度的前提下，盡可能減輕重量，以降低慣性力。 3)盡量縮短比度，以降低發(fā)動機的總體尺寸和總重量。 4)大小頭軸承 工作可靠 ，耐磨性好。 5)連桿螺栓疲勞強度高，連接可靠。 6)易于制造，成本低。 連桿材料的選定 ： 45 鋼鍛造而成。 連桿結(jié)構(gòu)的確定 ： 優(yōu)點： 連桿易于加工，連桿螺栓不受剪切力 ，在小型柴油機上應(yīng) 用廣泛 。 缺點：大頭橫向尺寸較大，曲柄銷直徑加大受限制，在桿身與大頭圓弧過渡區(qū)需制成螺栓頭的支撐面，對該處強度有影響。 13 3 連桿的基本設(shè)計 連桿 長度及主要比例 的確定 連桿的長度 l (即連桿大小頭孔中心距 )與結(jié)構(gòu)參數(shù) lR?? (R 為曲柄半 徑 )有關(guān)。連桿長度越短，即 ? 越大，則可降低發(fā)動機高度， 減 輕運動件重量和整機重量， 對高速化有利，但 ? 大使二級往復(fù)慣性力及氣缸側(cè)壓力增大，并增加曲軸平 平衡塊 和活塞，氣缸套相碰的可能性。 所以連桿長度 l 和 ? 的數(shù)值具體參考下圖可得。 表 31 ? 的一般范圍 選取 ?? mm200?l 圖 31 高速柴油機的連桿長度 查 柴油機設(shè)計手冊表 81 可得： ?lR ?Dd ?d? 12 ?dd ?DD 1?dC 12 ?Db 11 ?Dl 14 ?DdM ?DH ?HB ?Ht 上式中各符號見下圖 圖 32 連桿的主要尺寸 15 連桿小頭的設(shè)計 小頭結(jié)構(gòu)形式 選擇如下圖： 圖 33 連桿小頭的結(jié)構(gòu)形式 此種結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，材料能充分利用，在小型柴油機撒和那個廣泛應(yīng)用 小頭結(jié)構(gòu)尺寸 小頭主要尺寸為連桿襯套內(nèi)徑 d 和小頭寬度 1b ， 1b 取決于活塞銷座間隔 b 與連桿小頭的端面間隙 1? ，即 11 ???bb 。這些尺寸在活塞組設(shè)計時已基本上確定，這里需要校核一下小頭軸承的比壓，可按下式計算： 1dbPq Z? 式中 ZP —— 最高燃氣作用力， 24 DpPzZ ??。 d —— 襯套內(nèi)徑； 1b —— 襯套支承長度。 所以 易求得 q=525 2cmkgf 而 q 的許用值與材料潤滑條件等因素有關(guān)，其值一般如下： 高速柴油機青銅襯套 2cmkgf630? 強化柴油機 2cmkgf800? 16 所以 選擇青銅襯套小頭比壓合格。 連桿小頭主要尺寸比例范圍大致如下： d =（ ~） D。 ? = (~) d 。 1b =（ ~） d 。 2d = (~) 1d . 初步選定如下： d =30mm ? = 1b =30mm 2d =42mm b =35mm 1d = 連桿襯套 襯套與小頭孔為過盈配合常用 je,jd,jb,jc 等青銅襯套與活塞的配合間隙 ? 大致在（ ~）的范圍內(nèi) 所以 選 ??? d 在小頭上方開有集油孔靠曲軸箱中飛濺的油霧經(jīng)進潤滑， 潤滑油的均勻分布可通過襯套上開布油槽來達到。 錫青銅 ZQsn555. 17 連桿桿身的設(shè)計 高速柴油機連桿桿身廣泛采用工字形截面。工字型截面的長軸 yy 處于連桿的擺動平面內(nèi)，使連桿身截面對垂直于連桿擺動平面的 x 軸的慣性矩 XJ 大于對位于擺動平面的 y 軸的慣性矩 XJ ，一般 YX JJ )3~2(? ,這樣符合連桿身的實際受力情況，并有利于桿身向大 ,小頭過度。某些連桿桿身寬度較小，而地板與筋板的過渡圓角較大，這雖然犧牲了垂直于擺動平面的剛度，但可延長鍛模壽命，鍛件毛坯尺寸較準(zhǔn)確，重量較輕。批量小而尺寸大的工字型桿身也可以自由鍛造在經(jīng)機械加工而成 。 工字型截面桿身尺寸參閱柴油機設(shè)計手冊表 81 選取。多數(shù)連桿桿身高度 H 變化，而寬度 B 不變，統(tǒng)計表明， ~m inm ax ?HH 。 連桿桿身的最大拉應(yīng)力一般發(fā)生在桿身與大小頭圓角過渡處，最大壓應(yīng)力發(fā)生在桿身中部。 選 取范圍如下 d =(~)D。 0d =(~) d . 圖 34 連桿的截面形式 所以 H=30mm B=19mm 槽厚 t=6mm 18 連桿大頭的設(shè)計 大頭的選型 圖 34 連桿大頭的結(jié)構(gòu)形式 大頭選擇平切口 優(yōu)點：連桿易于加工，連桿螺栓不受剪切力，在小型柴油機上應(yīng)用廣泛。 缺點：大頭橫向尺寸較大，曲柄銷直徑加大受限制，在桿身與大頭圓弧過渡區(qū)需制成螺栓頭的支撐面，對該處強度有影響。 大頭尺寸 柄銷直徑 2D ,長度 2L 及連桿軸瓦厚度 ?? 和連桿螺栓直徑??, 22, LDdM 等尺寸，由曲軸和軸承設(shè)計決定， ,Md 則根據(jù)強度校核要求設(shè)計（見第五章。） ，要求大頭的最大橫向尺寸小于氣缸直徑。 3. 連 桿 大 頭 螺 栓 孔 中 心 線 應(yīng) 盡 量 靠 近 軸 瓦 ， 連 桿 螺 栓 中 心 孔 距 一 般 為1,1 )~( Dl ? 。螺孔外側(cè)厚度不小于 2~4mm。 )( 1,1 HH ? ， ,2H 對大頭的剛度影響較大，其一般范圍如下： 平切口連桿 11 )~( DH ? 。 斜切口連桿 11 )~( DH ?? 。 平切口和斜切口連桿 12 )~( DH ? . 選取 1H =27mm 1D =60mm 2b =39mm b =35mm 1l =74mm ?? = 19 大頭的定位方式 圖 35 連桿大頭的定位方式 螺栓定位 用連桿螺栓定位帶定位，以防止連桿體和連桿蓋安裝時錯位，連桿螺栓不承受剪切力作用常用于平切口連桿的定位方式。 連桿大頭強度的增強方式 36 ，避免加工尖角，可采用鍛造圓角或圓弧沉割來減少應(yīng)力集中，但必須提高圓弧沉割處的光潔度。 圖 36 加強肋 20 4 連桿強度的校核 連桿小頭的校核 由襯套過盈配合及受熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力 由于襯套過盈配合及受熱膨脹產(chǎn)生的徑向均布力 P= ???????????????????????EuddddEudddddt22122121222122 kgf/cm2 （ 41） 式中 △ —— 襯套壓配過盈量； △ t —— 襯套和小頭膨脹不一致產(chǎn)生的過盈量，△ t=(aa180。) △ td1。 a —— 連桿材料線膨脹系數(shù)， C05 ???? 。 ?? —— 襯套線膨脹系數(shù) ， ????? 。 t? —— 連桿工作時溫升，約 100130C0 。 u —— 泊桑比 u =； E —— 連桿材料的彈性模量， 對于鋼 26 cmk g ??E ； E? —— 襯套材料的彈性模量，對于青銅 26 cmk g ???E ； d —— 襯套內(nèi)徑 。 1d —— 小頭內(nèi)徑； 2d —— 小頭外徑 。 由 p 引起的小頭應(yīng)力 內(nèi)表面： 2cmkg f10 1621222122???? ? pd dd di? 外表面： 2212221 cmkg ???? pdd da? 有慣性力拉伸引起的小頭應(yīng)力 ： 21 當(dāng) ? =0 的截面上 )0 2 9 0 0 3 (m a x0 ??? cj rPM ? （ 42） 0N = )(m a x cjP ??? （ 43） 0090 c?? ?? 時 )c o s( s i )s i n1( m a x002 ccjc rPrNMM ??? ?????? )c o s( s i o s m a x02 ccjC PNN ??? ???? 易知 0120?c? 且內(nèi)表面最大應(yīng)力發(fā)生在 090?? 處，外表面發(fā)生在 c??? 處。 22m a x cmkg )1( ????? ?? RgGP j 式中 G? —— 換算到活塞小頭的質(zhì)量 所以 ??M cmk ??N 當(dāng) 0120?? c?? 時 cmk ??M cmkgf1402 ??N 外表面最大應(yīng)力 2122 cmkg f5451*)2(62 ??????? ???? hbKNhrh hrMaj? 式中 maxjP? —— 活塞組的最大慣性力， )1(2m a x ?? ???? RgGP j。 r —— 小頭平均半徑， r= 4 12 dd ? 。 c? —— 固定角， ???????20 2a r c c o s90 rHc ； h —— 小頭壁厚， 2 12 ddh ?? ； 1b —— 小頭寬度； K —— 考慮襯套過盈配合影響的系數(shù)， FEEF EFK ???? ； F —— 小頭截面積， 112 )