【正文】 ns? （ 52） 式中 minF — — 螺栓最小截面積； s? —— 材料的屈服極限； n —— 安全系數(shù)，可取 n =~。 ．預(yù)緊力的控制 對于普通的連桿螺母，可用下列公式計算其擰緊力矩： 裝配螺母時表面無潤滑 m)k g f( 0 ?? MdPM （ 53） 摩擦表面光滑且有潤滑 )mk g f( 0 ?? MdPM （ 54） 所以可得 M=36612 mkgf? 或 M=27459 mkgf? 30 連桿螺栓的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 結(jié)構(gòu)尺寸 連桿螺栓直徑參考柴油機(jī)設(shè)計手冊表 81 選取 DdM 的一般范圍如下： 兩個螺栓 ~ 四個螺栓 ~ 因此選取 Md =18mm . 材料 連桿螺栓用 40Cr, HRC30~38， 螺母用 45 鋼 ． 技術(shù)條件 ； ； ； 7； 6； 桿身過渡圓弧半徑為 8mm。 ； ； ，磁性探傷處理。 31 連桿螺栓強(qiáng)度的校核 應(yīng)力的計算 1. 桿 部 0max FP?? =887 2cmkgf (55) 00min FP?? =547 2cmkgf (56) 2. 螺紋部分 1max FP?? =628 2cmkgf （ 57） 10min FP?? =407 2cmkgf （ 58） ．應(yīng)力幅和平均應(yīng)力 的計算 1. 桿 部 1572 m inm a x ??? ???a 2cmkgf 7312 m i nm a x ??? ???m 2cmkgf 2. 螺紋部分 1112 m i nm a x ??? ???a 2cmkgf 5182 m i nm a x ??? ???m 2cmkgf ．安全系數(shù)的計算 桿 部 ??? ?maazKn??????? 螺紋部分 ??? ?maazKn??????? 2. 屬于第二區(qū)域的應(yīng)力循環(huán) 32 桿 部 ???masKn?????? 螺紋部分 ???masKn?????? 以上所有式 中 P， 0P —— 分別為螺栓所受的總拉力和預(yù)緊力； 0F , 1F —— 分別為螺栓最小截面積和螺紋根部截面積； ?? —— 工藝尺寸系數(shù)， ??? ??? ????? ； ??? —— 尺寸系數(shù)； ??? —— 表面加工情況系數(shù)； ?—— 角系數(shù)，0012 ? ??? ?? ? ； 因為連桿螺栓的強(qiáng)度條件是 n2 所以 所設(shè)計的螺栓強(qiáng)度合格 33 6 結(jié)論 連桿組的損壞形式及改進(jìn)措施 連桿的主要損壞形式及改進(jìn)措施列于表 61 中。 圖 61 連桿的損壞部位 表 61 連桿的主要損壞形式及改進(jìn)措施 序號 損壞部位 損壞形式 損壞原因 改進(jìn)措施 1 連桿局部應(yīng)力過 高區(qū)及應(yīng)力集中區(qū) （見圖 61） 斷裂 1．強(qiáng)度不夠，應(yīng) 力過大； 2 剛度不足，變形過大； 圓角太??； 等處光潔度不夠； 理不當(dāng) ，降低危險 點應(yīng)力； 圓角，消除應(yīng)力集中； 高表面光潔度； 高的材料； ，改善熱處理工藝 2 鋸齒定位齒根 裂 ； ，齒 面不能緊密貼合； 3.螺栓預(yù)緊力不當(dāng) ； 形加工精度； 磨 保證緊密貼合； 擇螺栓與盡力 34 序號 損壞部位 損壞形式 損壞原因 改進(jìn)措施 3 連桿大頭內(nèi)表面 磨蝕 軸瓦過盈度不夠， 引起軸瓦松動 1. 選擇合適過盈度； 2. 孔內(nèi)表面噴丸 3. 背上鍍一層銅或 4 小頭襯套 過度磨損咬合 1. 小頭軸瓦潤滑 2. 不良； 3. 向變形較大 連 桿彎曲 1. 小頭軸承潤滑； 頭剛度，如用橢圓環(huán)小頭 5 連桿軸瓦 偏磨，過 度磨損， 咬死 1. 大頭孔變形 較大； 連桿體錯位； 身彎曲； 置不當(dāng) 1. 改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高大頭 2. 和桿身剛度； 最小油膜區(qū)從負(fù)荷作用最 大區(qū)移到剛度最大的區(qū)域； 6 連桿螺栓 折斷 大 ，局 部應(yīng)力過大； 支撐面不平，大頭 剛度不夠等原因 引起螺栓的附加 彎曲應(yīng)力過大 1. 選擇合適的預(yù)緊力； 2. 高螺栓疲勞強(qiáng)度 較好的材料； 彎曲應(yīng)力 7 主副連桿的副連桿及其襯套 偏磨， 過 度磨損及 咬死 大 襯套變形過大； ，潤滑 不良 ，全支承式； 可范圍內(nèi)； 滑方式 35 連桿的強(qiáng)化工藝 為了提高連桿的疲勞強(qiáng)度，充分發(fā)揮材料的潛力，可采用下列的強(qiáng)化措施 合理選擇熱處理規(guī)范 鍛鋼連桿一般采用調(diào)制處理。 通過選擇熱處理規(guī)范可以提高材料的強(qiáng)度。例如材料為 45 的連桿，用高溫變形處理 ，只要選擇合適的變形溫 度，回火溫度以及合適的熱處理淬火介質(zhì)，不僅提高了材料的機(jī)械性能且具有高的生產(chǎn)效率，成本低等優(yōu)點。見下表 圖 62 形變熱處理與正常調(diào)質(zhì) 熱處理機(jī)械性能的比較 表面噴丸強(qiáng)化 1. 噴丸處理在表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力，可顯著提高零件的疲勞強(qiáng)度，可鍛鑄鐵連桿噴丸處理后疲勞強(qiáng)度提高 20~40%。此外，噴丸處理可提高表面硬度和耐磨性，降低集中應(yīng)力敏感性，消除表面輕微脫碳的不利影響。 2. 采用彈簧鋼絲或白口鐵制成彈丸，彈丸直徑 ~，噴丸時間 5 分鐘左右，硬化深度可達(dá) ~.。對于鑄鐵連桿，噴丸時間增加一倍，疲勞強(qiáng)度可大大增加。 3. 連桿噴丸后尺寸略有變化，如中心距增大，平行度增加，對此工藝上應(yīng)預(yù)先考慮。 表面鹽浴氮化 采用此法可提高表面疲勞強(qiáng)度，并防止連桿大頭與軸瓦背合面因產(chǎn)生微小位移 所引起的 36 點蝕。 表面拋光 此法常用于對應(yīng)力集中很敏感的合金鋼連桿，當(dāng)單純考提高表面光潔度來提高疲勞壽命，其效果遠(yuǎn)不及噴丸處理。 提高連桿螺栓疲勞強(qiáng)度的措施 減少螺栓承受的表東負(fù)荷 1） 螺栓大頭的剛性 2） 螺栓，降低螺栓剛度，例如將螺栓直徑做到比螺栓根徑小一些，一般為（ ~）倍。 圖 63 螺栓和連桿大頭剛性對螺栓所受應(yīng)力幅的影響 a)提高連桿大頭剛度 b)降低螺栓剛度 降低螺栓剛度或提高大頭剛性時，為保證大頭的剩余預(yù)緊力不變，就必須增大裝配預(yù)緊力。增大裝配預(yù)緊力有助于提高螺栓的疲勞強(qiáng)度和防松能力。 盡量減小應(yīng)力集中 螺紋根部 ，螺紋收尾處，螺栓桿與頭部交界處，桿的截面變化處都是產(chǎn)生應(yīng)力集中的地方，為此采用下列措施： 1） 螺栓桿與頭部或桿身截面變化處過渡圓角盡可能大，一般為 r(~)d(d為螺紋外徑 )。 2） 增大螺紋根部的圓角半徑， r 以 增大 到 ，可是螺紋疲勞強(qiáng)度提高 65%，合適的 r=（ ~） S （ S 為螺距）。 3） 螺紋收尾處應(yīng)有平緩的過渡。 4） 盡量提高過渡處的表面光潔度。 37 5） 增大螺紋的余留長度。 減小附加的彎曲應(yīng)力 1） 螺栓頭支撐面盡量采用對稱式結(jié)構(gòu)。如下圖所示的防轉(zhuǎn)措施結(jié)構(gòu)中， 2） 支撐面要平直，支撐面與螺栓軸線的不垂直度要嚴(yán)格控制。 3） 減小大頭的變形 ，避免連桿蓋與連桿體錯位。 改善螺紋的載荷分配 例如將螺栓的頭幾牙切成 10~15 度的倒角，以減輕載荷的不均勻性及減小牙根的應(yīng)力集中。 才用合理的工藝 例如采用冷鐓成型工藝，用滾壓法制成螺紋 等。 38 致謝 此次畢業(yè)設(shè)計 是在魏若男老師的精心指導(dǎo)下才得以順利完成，魏老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博扎實的專業(yè)知識使我受益匪淺，在此謹(jǐn)向魏老師致意最誠摯的感謝。 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)中的最后一門課程，是我們對大學(xué)四年所學(xué)知識的總結(jié)和概括，當(dāng)然隨著畢業(yè)設(shè)計的完成也就意味著我們的大學(xué)生涯也即將接近尾聲，天下無不散的筵席， 大恩不言謝我定會用滿腔的熱情去投身工作，奉獻(xiàn)社會以回報母校四年的培育之情。 39 參考文獻(xiàn) [1]西安交通大學(xué)內(nèi)燃機(jī)教研宣，《柴油機(jī)設(shè)計》， 1973。 [2]車二夫 ，《內(nèi)燃榭明辯黃 》 攫貿(mào)堂， 1975。 [3]李厚韭、吳舜蛙，“拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)曲聃連樸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)曲統(tǒng)計和分析”，《拖拉機(jī)研究》 ,1964，1， P 10～ d3。 [4]施力強(qiáng)，“ 85 柴油機(jī)連桿應(yīng)力分布”，《內(nèi)燃機(jī)》活頁資料 73— 91， 1973。 [5]上海柴汕機(jī)廠，“ 135 連桿電測靜應(yīng)力試驗“， 1975。 [6]戚墅堰機(jī)車車輛工廠，“發(fā)動機(jī)連軒的光彈性試驗及強(qiáng)度校核”《技術(shù)交旋》， 11(1972)。 [7]上海工農(nóng)動力機(jī)廠、上海變通大學(xué)名事，“ 61050 高速柴油機(jī)連軒應(yīng)力曲計算，實蜊和分析”，1974。 [8]鐵道科學(xué)研究院，二七機(jī)車車輛廠。 12V240z 柴油機(jī)主要零部件 I 錚強(qiáng)度試驗報告”， 1975。 [9]車渤仲，“柴油機(jī)哭節(jié)連軒的設(shè)計問題”．《上海機(jī)械》， 1962， 19。 [10]“高速大功事柴油機(jī)的設(shè)計問題”， H 國外內(nèi)燃機(jī)車》， 1971。