【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 強(qiáng)度和剛度，否則將影響薄壁軸瓦、連桿螺栓，甚至整機(jī)工作可靠性。為了便于維修，高速內(nèi)燃機(jī)的連桿必須能從氣缸中取出，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，連桿軸瓦厚度和連桿螺釘?shù)闹睆絛m。其中DB2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，軸瓦厚度趨于減薄，汽車拖拉機(jī)用軸瓦=~3毫米。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。大頭尺寸設(shè)計(jì)：1）曲柄銷直徑、長(zhǎng)度這兩個(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),來(lái)初步確定。本次設(shè)計(jì)=68mm，=36mm。2)連桿軸瓦厚度=～3mm，取=2mm3）螺栓距離C，C取88mm,螺栓孔外側(cè)壁厚不得小于2毫米。4)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。 5）連桿大頭各處的形狀應(yīng)采用圓滑過渡。 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σb1000()，屈服強(qiáng)度σa800（），沖擊韌性70。 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)過噴丸處理。連桿必須經(jīng)過磁力探傷檢查，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（）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。本次設(shè)計(jì)選用材料40Cr。4 連桿螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 連桿螺釘?shù)慕Y(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（P0）。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?shù)膮?shù)：螺紋規(guī)格d=M12；公稱長(zhǎng)度為L(zhǎng)=59mm；性能等級(jí)為8級(jí) 連桿螺釘?shù)膹?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按公式計(jì)算。對(duì)斜切口連桿來(lái)說，連桿螺釘所承受的拉伸載荷為：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 ——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 連桿螺釘?shù)念A(yù)緊力 ——連桿螺釘螺紋外徑（12mm）S——螺距（88mm）——摩擦系數(shù)——螺釘支撐環(huán)面平均半徑（）其中： S/= /= =則 連桿螺釘?shù)念A(yù)緊力不足不能保證連接的可靠性，但預(yù)緊力過大則可能引起材料屈服，最后仍會(huì)使連接松弛，因此必須校核屈服的可能性 ——連桿螺釘最小端面積 螺釘最小直徑12=——基本動(dòng)載荷系數(shù) 所以 則屈服強(qiáng)度滿足要求連桿螺釘所受的拉力在 和 之間變化。則螺紋桿部名義應(yīng)力：螺桿部的直徑d=12mm對(duì)螺紋根部名義應(yīng)力：螺紋根部的直徑d=12=對(duì)螺桿進(jìn)行疲勞安全系數(shù)計(jì)算： 式中：——為材料在對(duì)稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限， 此處取——工藝系數(shù) ——角系數(shù) 所以螺桿的疲勞安全系數(shù)計(jì)算：對(duì)螺紋根部進(jìn)行疲勞安全系數(shù)計(jì)算：由于選用具有較高的屈服極限的中碳合金鋼40Cr制造，在調(diào)質(zhì)處理后硬度達(dá)到HRC29~39，屈服極限在800以上。查表可求得為800。則許用應(yīng)力：則：連桿螺釘?shù)那?qiáng)度和疲勞強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)5 結(jié) 論在這次設(shè)計(jì)過程中，體現(xiàn)出自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)的能力，以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義．我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)課程設(shè)計(jì)過程中的討論進(jìn)行了總結(jié)，得到了以下幾個(gè)方面的結(jié)論： 1 通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿進(jìn)行設(shè)計(jì)以及繪制了發(fā)動(dòng)機(jī)總成（橫剖面圖）、連桿工程圖（A0、A1圖紙各一張），使發(fā)動(dòng)機(jī)的布置合理，結(jié)構(gòu)緊湊，符合發(fā)動(dòng)的機(jī)設(shè)計(jì)要求。2 根據(jù)工作過程計(jì)算選擇了適當(dāng)?shù)目勺儏?shù)，計(jì)算出了195柴油機(jī)的各個(gè)過程狀態(tài)參數(shù)及其他相關(guān)參數(shù)，并計(jì)算求得了表達(dá)內(nèi)燃機(jī)性能的各性能指標(biāo)，以及柴油機(jī)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下的功率和燃油消耗率，同時(shí)繪制出了發(fā)動(dòng)機(jī)的PV圖，直觀的表示出其工作過程。3 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)總成進(jìn)行設(shè)計(jì)以及對(duì)其總成進(jìn)行了工程圖的繪制，使發(fā)動(dòng)機(jī)布置合理，結(jié)構(gòu)緊湊；4 連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：桿身采用工字?jǐn)嗝娼Y(jié)構(gòu)，大頭采用斜切口鋸齒形定位結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)合理，小頭孔中壓入減摩的青銅襯套，耐磨性好。5 對(duì)連桿螺釘進(jìn)行了強(qiáng)度校核，其校核結(jié)果表明，此次設(shè)計(jì)的連桿，其螺釘部分滿足連桿設(shè)計(jì)要求。 致 謝值在本報(bào)告完成之際，首先感謝辛勤傳授我知識(shí)的交通與汽車工程學(xué)院。在此也感謝我們的曾老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪；這次發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的每個(gè)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個(gè)性和寬