【正文】 起連桿桿身斷裂的危險(xiǎn)。167。 連桿長度的確定連桿長度是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)慎重選擇的一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，它一般用連桿比來表示，即。連桿長度越短，即越大，可降低發(fā)動機(jī)的高度，減輕活塞件重量和整機(jī)重量，能很好的適應(yīng)發(fā)動機(jī)的高轉(zhuǎn)速。但的增大使二級往復(fù)慣性力及氣缸側(cè)壓力增大，并增加曲軸平衡塊與活塞、氣缸套相碰的可能性。所以為使發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，最合適的連桿長度應(yīng)該是，在保證連桿及相關(guān)機(jī)件在運(yùn)動時(shí)不與其他機(jī)件相碰的情況下，選取最小的連桿長度。對于缸徑S≤120mm的高速柴油機(jī)來說，～，又考慮到柴油機(jī)其他零件的設(shè)計(jì)，所以取連桿長度為187mm，在此范圍內(nèi)，是可取的。 圖5—1 連桿小頭的尺寸 167。 連桿小頭的設(shè)計(jì) 167。、小頭結(jié)構(gòu)形式小頭采用薄壁圓環(huán)型結(jié)構(gòu)，它的形狀簡單，制造方便，材料能充分利用，受力時(shí)應(yīng)力分布較均勻。小頭到桿身的過渡采用單圓弧過渡。其結(jié)構(gòu)如圖41所示。167。、小頭尺寸小頭的主要尺寸為小頭內(nèi)徑d1，小頭外徑d2 ,小頭寬度b1,襯套內(nèi)徑的d。由于襯套內(nèi)徑d要和活塞銷相配合，所以其公稱直徑是28mm。襯套的厚度一般是=（～）d。選==2，即為2mm，所以小頭的內(nèi)徑d1為31mm。小頭外徑d2的選取范圍一般是d2=（～）d1 ，取d2==。小頭寬度b1取決于活塞銷間隔B和銷座與連桿小頭的端面間隙。在確定小頭的寬度時(shí)候，應(yīng)使小頭與活塞銷座之間每側(cè)都留約1～2mm的間隙，用來彌補(bǔ)機(jī)體、曲軸、活塞和連桿等零件在軸向尺寸上可能出現(xiàn)的制造誤差和由于熱膨脹所引起的軸向相對位置的變化。應(yīng)該盡量使小頭具有足夠的承壓面積，以便使小頭孔與活塞銷之間相互壓緊的單位面積壓力不超過許用值。一般小頭寬度b1的范圍是b1=（～）d， 取b1==35mm，這樣小頭寬度和銷座之間每側(cè)的間隙為1mm。167。、連桿襯套為了減小活塞銷對連桿小頭的磨損，應(yīng)在小頭內(nèi)裝入襯套。襯套的材料襯套大多用耐磨錫青銅鑄造，本設(shè)計(jì)采用鉛青銅，其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度較高，耐磨性好，使用與熱負(fù)荷比較大的柴油機(jī)。襯套與小頭孔的配合襯套與連桿小頭孔為過盈配合，常用的配合為jd、je、jbjc3等。過盈太大會使材料屈服而松動，太小會造成壓配松動，使襯套與小頭孔可能會相對轉(zhuǎn)動。小頭孔的直徑設(shè)計(jì)為mm，～，則襯套外徑尺寸為mm。襯套與活塞銷的配合間隙應(yīng)盡量小，以不發(fā)生咬合為原則。青銅襯套與活塞銷的配合間隙△大致在（～）d的范圍內(nèi)，～，由于此設(shè)計(jì)選用全浮式活塞銷，故可使銷和襯套的間隙梢大，～，即襯套的內(nèi)徑為mm。襯套的潤滑在小頭上方開機(jī)油孔，靠機(jī)體上的噴油嘴噴出的油冷卻活塞的同時(shí)，一部分油通過孔流入襯套，達(dá)到冷卻的效果。167。 連桿桿身的設(shè)計(jì)連桿桿身在膨脹行程中承受作用在活塞上的氣體壓力的壓縮作用，在吸氣行程中承受往復(fù)慣性力的拉伸作用，當(dāng)連桿受壓時(shí)，有可能發(fā)生不穩(wěn)定彎曲，此外當(dāng)連桿作高速擺動運(yùn)動時(shí)還要承受本身的橫向慣性力的彎曲作用。實(shí)驗(yàn)證明，彎曲應(yīng)力實(shí)際上不大?？珊雎?。連桿桿身采用工字型截面，工字型截面的長軸位于連桿的擺動平面內(nèi)。因?yàn)楣ぷ中徒孛鎸Σ牧侠玫淖顬楹侠?，所以?yīng)用的也很廣。從鍛造工藝方面看，工字型截面兩臂過薄和圓角半徑過小都是不利的。因?yàn)檫@種連桿鍛造時(shí)變形比較大，就有可能產(chǎn)生鍛造裂紋的危險(xiǎn)，特別時(shí)在工字型截面兩臂邊緣上更易出現(xiàn)裂紋。此外，鍛造這種連桿時(shí)磨具磨損也較大。具有邊緣厚并倒圓的工字型截面時(shí)比較有利的。工字型截面的長軸yy處于連桿的擺動平面內(nèi)，使桿身截面對垂直與連桿擺動平面的x軸的慣性矩Jx大與對位于擺動平面的y軸的慣性矩Jy，一般Jx=(2～3)Jy，這樣符合桿身實(shí)際受力情況，并有利于桿身向大、小頭過渡。連桿桿身的最大應(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。考慮上面所述，綜合考慮，確定出下列尺寸：連桿桿身橫截面的形狀如圖42所示。其中截面寬B=20mm t=8mm截面的高H=（～）B ，取H==25mm 圖5—2 連桿桿身橫截面形狀167。 連桿大頭的設(shè)計(jì)連桿大頭聯(lián)結(jié)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和連桿螺栓，甚至整機(jī)工作可靠性。為了便于維修，對于像本設(shè)計(jì)的高速柴油機(jī)，連桿必須能從氣缸中取出，故要求大頭在擺動平面內(nèi)的總寬必須小于氣缸直徑，大頭的外型尺寸又決定了凸輪軸位置和曲軸箱形狀，大頭的重量產(chǎn)生的離心力會使連桿軸徑、主軸承負(fù)荷增大，摩擦加劇，有時(shí)還為此還不得不增大平衡重，給曲軸設(shè)計(jì)帶來困難，因此在設(shè)計(jì)連桿大頭時(shí)，應(yīng)在保證強(qiáng)度、剛度的條件下，尺寸盡量小，重量盡量輕。合理確定大頭的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀，就是大頭設(shè)計(jì)的任務(wù)。大頭的結(jié)構(gòu)與尺寸基本上決定與曲柄銷直徑、長度和連桿軸瓦厚度和連桿螺栓直徑。所謂的大頭設(shè)計(jì)，實(shí)際上是確定連桿大頭在擺動平面內(nèi)某些主要尺寸，連桿大頭的剖分形式和定位方式以及大頭蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)大頭構(gòu)形的時(shí)候針對一些薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)注意以下問題：連桿蓋上要設(shè)置合適的加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋到螺栓孔支承面處要圓滑過渡。螺栓頭支承面和螺母支承面要圓弧過度，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，但必須盡量提高圓弧沉割處的光潔度。167。、連桿大頭的剖分形式采用平切口的剖分方式167。、連桿大頭的定位方式平切口連桿當(dāng)承受慣性力拉伸時(shí)，沿連桿體與連桿蓋的結(jié)合面方向作用著很大的橫向力，使連桿螺栓承受剪切力。為此必須采用能承受較大剪切力的定位方式，才能保證工作可靠。本設(shè)計(jì)采用的是螺栓定位。167。、連桿大頭的主要尺寸大頭孔直徑根據(jù)曲軸曲柄銷的設(shè)計(jì)尺寸為55mm，再考慮到軸瓦的尺寸，取D1=60mm連桿螺栓孔中心線中心線應(yīng)盡量靠近軸瓦，連桿螺栓孔中心距一般為=（～），取=，即=71mm，螺紋外側(cè)邊后不小于2～4 mm。圖53 連桿大頭的主要尺寸167。 連桿組的重量及慣性力查表87mm缸徑的高速柴油機(jī)的連桿組重量M約為1500g根據(jù)設(shè)計(jì)好的圖紙估算出連桿的質(zhì)心的位置C，C到小頭的距離是H=150mm。其尺寸如圖44所示。圖54 連桿質(zhì)心的位置則連桿小頭的換算質(zhì)量和大頭的換算質(zhì)量如下：第六章 連桿的受力分析和強(qiáng)度校核167。1. 最大過盈量 2. 工作溫度下過盈量的增加 3. 由襯套過盈配合及受熱膨脹產(chǎn)生的徑向均布壓力4. 由p引起的小頭外表面的應(yīng)力 5. 活塞組最大慣性力 6. 固定角 7. 小頭平均半徑8. 小頭中心截面上的彎矩 9. 小頭中心截面上的法向力 10. 小頭固定截面上的彎矩 12小頭壁厚 ()值 f()=（查表） 22. 小頭受壓時(shí)固定截面處外表面應(yīng)力 由于材料是39Cr5，取= 65則=（～）===（～） ===（～） ==24. 角系數(shù) 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 因?yàn)閚=,所以是安全的 167。 大頭蓋所受慣性力 167。 最大壓縮力 4. 由引起的合成應(yīng)力 5. 桿身中間截面在擺動平面內(nèi)的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力 上面公式中未注明的參數(shù)的含義如下：結(jié) 論三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，這三個(gè)月的設(shè)計(jì)并不是一帆風(fēng)順的。其間，從設(shè)計(jì)計(jì)算到繪圖都遇到很多麻煩，比如，我的設(shè)計(jì)題目是活塞連桿組。我首先要對活塞、連桿的大體尺寸進(jìn)行確定，在確定的過程中要考慮到同組所設(shè)計(jì)的零件尺寸，只有這些零件尺寸配合的合理，發(fā)動機(jī)才能以良好的狀態(tài)工作，所以甚至有時(shí)候要對某些尺寸進(jìn)行好幾遍的確定，使之在與別的零件相互配合的情況下，還要是合理的，同時(shí)還要對圖進(jìn)行相應(yīng)的修改。零件的尺寸很多，很煩瑣，這正考驗(yàn)了我對設(shè)計(jì)的耐性，而不僅僅是我對設(shè)計(jì)了解多少。 在設(shè)計(jì)工程中，我對專業(yè)知識有了更多的了解。對發(fā)動機(jī)的構(gòu)造有了更具體的認(rèn)識，更明確了發(fā)動機(jī)的構(gòu)型設(shè)計(jì)原理和工作原理。因?yàn)橹挥心阕约喝ピO(shè)計(jì)了，你才能真正的知道為什么要這樣設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，怎樣才能揚(yáng)長避短，使自己設(shè)計(jì)的零件更合理。除了專業(yè)，我在別的方面也學(xué)到不少實(shí)際的東西。比如CAD，word等一些對設(shè)計(jì)有幫助的軟件，以前對它并不感興趣，在用它繪制完圖形后才知道它的用處這么大，可以很大程度上提高工作效率。在設(shè)計(jì)完成后，看著自己所繪制的裝配圖，當(dāng)我沉醉在這種成就感中的時(shí)候，我深刻的體會到了團(tuán)體協(xié)作的力量竟然如此強(qiáng)大，設(shè)計(jì)并不是一個(gè)人的事情。[1] ,1989 [2] ,1981 [3] 萬欣 ,1990[4] 濮良貴 紀(jì)名剛 .,2001[5] ,1991[6] 魏長春 . 機(jī)械工業(yè)出版社,1998[7] ,2003[8] ,2005[9] ,2000[10] ,2004[11] , 1999[12] 王昆 ,2004[13] ,1995[14] [日],1984[15] ,2003致 謝本次設(shè)計(jì)能順利的完成，除了自己的努力外，要感謝老師對我的指導(dǎo)以及同組人員的相互配合。設(shè)計(jì)過程中，老師給我提供了比較齊全的參考資料，這對我的設(shè)計(jì)有著相當(dāng)重要的作用。其中有不明白的地方，老師也能給我進(jìn)行及時(shí)和有效的講解，這使我對專業(yè)的知識受益匪淺。有講了我還不明白的地方，老師就帶我們?nèi)タ磳?shí)物，這使我的設(shè)計(jì)也能得心應(yīng)手。另外還要感謝同組人員的相互幫助