畢業(yè)設(shè)計(jì)活塞連桿組工作情況分析與連桿設(shè)計(jì)

活塞連桿組的工作狀況剖析與連桿的設(shè)計(jì)2006年6月中文綱要利用燃料在氣缸內(nèi)焚燒后的熱能無損失地直接推進(jìn)活塞運(yùn)動(dòng)而作功。這類燃燒方式，簡(jiǎn)稱為“內(nèi)燃式”。當(dāng)時(shí)，對(duì)內(nèi)燃機(jī)工作原理的研究相當(dāng)少，還沒有追求到提升效率的門路。對(duì)內(nèi)燃方式惹起和燃料有關(guān)的好多問題也未解決，汽油的出現(xiàn)促成了汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生，柴油的出現(xiàn)促成了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生。此后，汽油和柴油成為一種能夠?qū)挿簯?yīng)用的新燃料。重點(diǎn)詞：內(nèi)燃機(jī)焚燒方式新燃料外文綱要目錄活塞連桿組的工作狀況剖析與連桿的設(shè)計(jì)1中文綱要1外文綱要1目錄1緒論2汽車柴油機(jī)的發(fā)展局勢(shì)2柴油機(jī)的發(fā)展4柴油機(jī)中的活塞連桿機(jī)構(gòu)5第一章活塞和桿連組的工作條件51.1活塞的工作條件5活塞的機(jī)械負(fù)荷6活塞的熱負(fù)荷6活塞高速滑動(dòng)，潤(rùn)滑不良71.2連桿的工作條件7第二章活塞資料的選用82.1活塞的資料及設(shè)計(jì)要求82.2活塞的資料9第三章連桿的資料選用于強(qiáng)度效荷143.1連桿資料的選擇143.2連桿的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度效核15連桿長(zhǎng)度確實(shí)定15連桿小頭的構(gòu)造設(shè)計(jì)與強(qiáng)度效核16連桿大頭的構(gòu)造設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核18桿身的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核213.3連桿的螺栓22第四章連桿的生產(chǎn)工藝流程234.1連桿的機(jī)械加工工藝過程剖析234.2連桿的加工工23第五章總結(jié)25道謝26參照文件26緒論汽車柴油機(jī)的發(fā)展局勢(shì)從第一輛汽車問世它獲取從無到有，迅猛發(fā)展，產(chǎn)量大幅度增添，技術(shù)日新月異。當(dāng)前全球汽車的保有量已超出5億輛。中國(guó)的汽車工業(yè)是在1949年后才成立起來的。1953年7月第一汽車制造廠開始在長(zhǎng)春市興建，僅用三年建成并于1956年10月動(dòng)工，大量生產(chǎn)裝載4t的解放CA10貨車，進(jìn)而結(jié)束了中國(guó)不可以制造汽車的歷史。在1958年該廠又制造了我國(guó)第一輛轎車——東風(fēng)牌轎車，接著又開始小批量生產(chǎn)紅旗CA770高級(jí)轎車。在一汽逐漸擴(kuò)大生產(chǎn)的同時(shí)，我國(guó)各地一批汽車修配公司接踵改建成汽車制造廠，主要產(chǎn)品有：南京汽車制造廠生產(chǎn)的裝載2.5t的躍進(jìn)NJ130輕型貨車，濟(jì)南汽車制造廠生產(chǎn)的裝載8t的黃河JN150重型貨車，北京汽車制造廠生產(chǎn)的BJ212輕型越野車，北京第二汽車制造廠生產(chǎn)的裝載2t的BJ130輕型貨車等等。我國(guó)汽車工業(yè)經(jīng)過40年的艱辛創(chuàng)業(yè)、穩(wěn)固、調(diào)整與發(fā)展，固然與世界水平還有相當(dāng)大的差距，汽車品種尚不可以完整知足公民經(jīng)濟(jì)的需要，但已形成相當(dāng)?shù)囊?guī)模并明確了發(fā)展的方向，為快速騰躍確立了較好的基礎(chǔ)。到本世紀(jì)末，將集中人力、財(cái)力、物力分期分批建成幾個(gè)大型現(xiàn)代化的轎車、輕型車、重型車基地并進(jìn)一步提升中型車的水平。我國(guó)汽車的保有量將超出1000萬輛，年產(chǎn)量將超出100萬輛并躍居世界主要汽車產(chǎn)國(guó)的隊(duì)列。跟著汽車及各樣內(nèi)燃機(jī)車的不停發(fā)展我國(guó)的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)與制造也有日新月異的增添。各樣發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)日異更新，發(fā)動(dòng)機(jī)向著更為環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展。新式的資料新的制造工藝和設(shè)計(jì)理念已經(jīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造中有了寬泛的應(yīng)用，大大提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。因?yàn)榘囋趦?nèi)的各樣種類的動(dòng)力裝置對(duì)內(nèi)燃機(jī)的要求日趨提升。跟著科學(xué)技術(shù)的日新月異，新資料、新工藝不停浮現(xiàn)，計(jì)算和測(cè)試技術(shù)不停提升，供應(yīng)了這類可能，使得內(nèi)燃機(jī)在性能和構(gòu)造設(shè)計(jì)等各個(gè)方面，都有了較大的改進(jìn)和提升。作為交通工具和各樣生產(chǎn)工具的引擎原動(dòng)力柴油機(jī)生產(chǎn)在現(xiàn)代社會(huì)有了日新月異的增添。新資料的應(yīng)用新的鍛造、鍛造以及設(shè)計(jì)工具的不停創(chuàng)新與發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)與生產(chǎn)有了很大的發(fā)展。鍛造技術(shù)不停的發(fā)展(1)開發(fā)鍛造切合新資料，如金屬基復(fù)合資料、母才機(jī)體資料、增強(qiáng)增強(qiáng)組資料、增強(qiáng)顆粒、短纖維、晶須非連續(xù)增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合基資料、原位鑄造金屬基復(fù)合資料。開發(fā)了鎂合金高鋅鋁合金及黑色金屬等新興壓鑄合金。柴油機(jī)的發(fā)展柴油機(jī)的前身在蒸汽機(jī)發(fā)展的同時(shí)，有人開始研究使“外燃”改變成“內(nèi)燃”的可能性，也就是不用蒸汽做工作介質(zhì)，而是想法把燃料焚燒放熱都放在氣缸內(nèi)部進(jìn)行，即是蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)使用的燃料是煤價(jià)熱水是蒸氣推進(jìn)機(jī)器運(yùn)動(dòng)。蒸汽機(jī)有很多弊端，在其不停的發(fā)展中漸漸展現(xiàn)出來。比如：煤很難在短時(shí)間里快速燃燒和產(chǎn)生推進(jìn)活塞運(yùn)動(dòng)的擁有必定壓力的氣體。用煤氣做燃料，遇到氣源的限制，不只效率低，并且不經(jīng)濟(jì)等.直到石油的發(fā)現(xiàn)和大量的開采，以及石油工業(yè)的發(fā)展，給內(nèi)燃機(jī)創(chuàng)建了適合的燃料本源。所以才有了柴油機(jī)隨和有機(jī)的研究與發(fā)展并漸漸代替了蒸汽機(jī)。給汽車發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展寬闊了美好的遠(yuǎn)景。柴油機(jī)從出生到現(xiàn)在，一方面朝著提升壓縮比的方向發(fā)展，另一方面大幅度地提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所以，總的來說柴油機(jī)是沿著降低油耗、增大功率、減少比重地方向發(fā)展。此中以提升壓縮比為核心。認(rèn)為壓縮比越高，問題就越多，公害就越嚴(yán)重。所以柴油油機(jī)的壓縮比不得不降到8～8.5。這樣一來，過去汽油機(jī)發(fā)展阻礙爆燃還沒有很好的清除，新的更大的阻礙空氣污染有展現(xiàn)出來。近十年來，汽油機(jī)的研發(fā)工作者把主要精力都放在了降低污染上了。排污加上噪音問題使的柴油機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了與從前有所不一樣的領(lǐng)域。柴油機(jī)的功率也有了很大的提升十年來同一級(jí)的動(dòng)力機(jī)械，功率要求約提升了50%高功率有兩個(gè)方面的含義：一是重型超重型和巨型動(dòng)力輸出裝置要求內(nèi)燃機(jī)大型化；一是在體積和重量變化不大的狀況下要求增大功率，即內(nèi)燃機(jī)增強(qiáng)。增強(qiáng)是使工過程有效指標(biāo)和工作頻次增強(qiáng)。這一舉措常常帶來內(nèi)燃機(jī)比容積的減小和重量的減小。按增強(qiáng)手段可分為；1）增強(qiáng)混淆氣的形成2）提升制造精度和光潔度，改進(jìn)附件設(shè)計(jì)、減少活塞環(huán)數(shù)量、改進(jìn)機(jī)油質(zhì)量，等用以減少機(jī)械損失，使均勻有效壓力盡可能的高。3）增強(qiáng)工作效率。提升發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。4）增強(qiáng)進(jìn)氣過程增添氣門數(shù)量減吝嗇道阻力、利用氣體的脈動(dòng)效應(yīng)等等。但最主要的仍是經(jīng)過廢氣窩輪增壓器，增添沖量密度。因?yàn)閺U氣渦輪增壓能夠充分利用廢氣能量來提升功率，能夠減小柴油機(jī)的比重量和比容積，經(jīng)過進(jìn)肚量的增加能夠改進(jìn)焚燒，加上廢氣能量的利用HC含量。柴油機(jī)中的活塞連桿機(jī)構(gòu)活塞連桿機(jī)構(gòu)把燃?xì)庾饔迷诨钊敳可系牧D(zhuǎn)變成曲軸的轉(zhuǎn)矩以向工作機(jī)械輸出機(jī)械能。它承受著來自燃?xì)獾膲毫蛠砣T性力。在四個(gè)沖程中氣體壓力一直存在?；钊艿目倝毫P經(jīng)過活塞銷傳給連桿，并沿連桿方向作用在曲柄銷上。在壓縮行程中，氣體壓力阻擋活塞向上運(yùn)動(dòng)。在工作循環(huán)的任何行程中，氣體的作使勁的大小都跟著活塞位移的變化而變化，在加上連桿的左右搖晃，因此活塞連桿時(shí)時(shí)刻刻受力都時(shí)不均勻的，并且工作環(huán)境最惡劣，對(duì)其資料的要求也很高。鍛造技術(shù)不停的發(fā)展(1)開發(fā)鍛造切合新資料，如金屬基復(fù)合資料、母才機(jī)體資料、增強(qiáng)增強(qiáng)組資料、增強(qiáng)顆粒、短纖維、晶須非連續(xù)增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合基資料、原位鑄造金屬基復(fù)合資料。開發(fā)了鎂合金高鋅鋁合金及黑色金屬等新興壓鑄合金。(2)鍛造原鋪資料成立了新的高密度粘土型砂相適應(yīng)的原鋪資料系統(tǒng)。砂型鍛造研制低密度尺寸穩(wěn)固的EPC工藝復(fù)合的新技術(shù)；發(fā)展金屬半固態(tài)連續(xù)鍛造技術(shù)；推行樹脂砂型金屬型及覆砂金屬型高密度、近無切削高效鍛造技術(shù)；推行無鑄型電磁技術(shù)；睜開了噴鑄技術(shù)的應(yīng)用。充分借鑒冶金界電渣技術(shù)的研究成就解決了電渣鍛造工藝的技術(shù)難題第一章活塞和桿連組的工作條件1.1活塞的工作條件活塞組包含活塞、活塞銷和活塞環(huán)等在氣缸里來去運(yùn)動(dòng)的零件，它們是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最嚴(yán)酷的組件。發(fā)動(dòng)機(jī)的靠譜性與使用的持久性，在很大程度上與活塞組的工作狀況有關(guān)?；钊M件與氣缸一同保證發(fā)動(dòng)機(jī)工質(zhì)的靠譜密閉性，不然活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)就不可以正常運(yùn)行?；钊M零件工作狀況的共同特色是工作溫度很高，并在很高的機(jī)械負(fù)荷下高速滑動(dòng)，同時(shí)潤(rùn)滑不良，這決定了它們?cè)馐芗ち业哪p，并且能夠產(chǎn)生滑動(dòng)表面的拉毛、燒傷等故障?；钊臋C(jī)械負(fù)荷活塞在工作中遇到周期性變化的氣壓直接作用，一般在膨脹沖程上止點(diǎn)鄰近達(dá)到最大值PZ直徑為135毫米，PZ=90巴的的柴油機(jī)活塞頂上就作用著高達(dá)118000牛頓的氣壓力，可見活塞的機(jī)械負(fù)荷很大，它是活塞各布分產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力和變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使活塞銷座從內(nèi)側(cè)開始縱向開裂，第一道環(huán)斷裂等等。有時(shí)與它相當(dāng)合的活塞銷也會(huì)所以而卡死或斷裂?；钊M在氣缸里來去運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生極大的來去慣性力，活塞組的最大慣性力一般達(dá)活塞自己重量的1000～2000倍（汽油機(jī)）和300～600倍（柴油機(jī)）。周期性變化的慣性力惹起發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)并使連桿組、曲軸零件，特別是軸承負(fù)荷加重，致使發(fā)動(dòng)機(jī)持久性降落。因?yàn)檫B桿的搖動(dòng)，作用在活塞上的力傳給連桿時(shí)，活塞還受一個(gè)交變側(cè)壓力PN，使活塞不停撞擊缸套常常致使裙部變形，缸套振動(dòng)?；钊臒嶝?fù)荷活塞在氣缸工作時(shí)，活塞頂面承受瞬變高溫燃?xì)獾淖饔?，燃?xì)獾淖罡邷囟瓤蛇_(dá)2000～2500℃。因此活塞頂?shù)臏囟纫埠芨撸钊粏螠囟雀卟⑶覝囟壬⒉疾痪鶆?，各點(diǎn)間有很大的溫度梯度，這就成為熱應(yīng)力的本源，正是這些應(yīng)力對(duì)活塞頂部的表面發(fā)生的開裂起了重要的作用。柴油機(jī)的活塞熱負(fù)荷由為嚴(yán)重。因?yàn)樗墓べ|(zhì)密度大，擾流強(qiáng)，很高的壓力高升率惹起急劇的氣流脈動(dòng)，促使對(duì)流傳熱。此外，柴油機(jī)不均勻混淆氣焚燒形成碳粒，使其火焰的的熱輻射能力大大超出汽油機(jī)。還有，活塞中燃料噴注常使活塞的溫度更不均勻。比如預(yù)燃室或渦流室偏執(zhí)缸蓋某一側(cè)，由其發(fā)射出的火焰將第一加熱活塞的局部地域，帶來過熱的危險(xiǎn)，當(dāng)燃料發(fā)射霧化不良時(shí)，狀況更為嚴(yán)重了。直接發(fā)射活塞頂上都有相當(dāng)深的回坑，活塞實(shí)質(zhì)受熱面積大大增添，使其熱附和更為嚴(yán)重?；钊敎囟燃偃绯^370～400℃就會(huì)產(chǎn)生疲憊熱裂現(xiàn)象，而第一環(huán)環(huán)槽溫度假如超出200～220℃就會(huì)使?jié)櫥妥冑|(zhì)或炭化，造成活塞環(huán)黏結(jié)失掉活動(dòng)性或許使環(huán)槽快速磨損變形。這些都是由熱負(fù)荷惹起的，它是發(fā)動(dòng)機(jī)增強(qiáng)的一個(gè)重要阻礙。所以，設(shè)計(jì)活塞時(shí)要求采納導(dǎo)熱性好的資料，并且在300～400℃時(shí)仍有足夠的機(jī)械性能；在構(gòu)造上盡量減小活塞頂?shù)奈鼰崃?，而已汲取的熱量則應(yīng)能很好的散走；適合加大傳熱斷面，使活塞頂部和環(huán)區(qū)的最高溫度限制在必定范圍內(nèi)，減小溫度梯度?；钊咚倩瑒?dòng)，潤(rùn)滑不良活塞在側(cè)壓力作用下，在氣缸內(nèi)高速滑動(dòng)（活塞的均勻速度以達(dá)12米/秒），而缸壁一般靠飛濺潤(rùn)滑，所以潤(rùn)滑條件差，摩擦損失大（活塞組的摩擦損負(fù)約占發(fā)動(dòng)機(jī)所有摩擦損失的40%）磨損嚴(yán)重，易使活塞和活塞環(huán)磨損無效?；钊M與氣缸的磨損除了與側(cè)壓力PN有關(guān)還和均勻速度有關(guān)，還與摩擦面的潤(rùn)滑狀況和摩擦副資料般配有關(guān)。所以，設(shè)計(jì)活塞時(shí)。要正確選擇活塞環(huán)的資料，使它們有足夠的減磨性；選擇合理的活塞環(huán)斷面和活塞裙部型線及必需的工藝舉措。是活塞環(huán)、活塞裙部與缸套間保持優(yōu)秀的的油膜，減少摩擦損失，改良活塞對(duì)缸套的撞擊，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)沉靜。因?yàn)榛钊诓灰粯拥墓矝r下有特別不一樣的溫度，所以在不一樣的工況下一直保持最正確配合空隙成為十分復(fù)雜的問題。假如冷態(tài)下空隙適合，在熱態(tài)下因?yàn)榛钊麥囟却蟠蟪鰵飧诇囟?，很可能使空隙過小而拉缸或咬死；反之則冷態(tài)下空隙過大發(fā)生敲擊，是裙部變形，缸套振動(dòng)，惹起穴蝕。所以，一般希望活塞資料的熱膨脹系數(shù)要小，同時(shí)要在構(gòu)造上采納必需的舉措，防備過大的變形。1.2連桿的工作條件內(nèi)燃機(jī)的連桿組包含連桿體、連桿蓋、連桿軸瓦、和連桿螺栓。而連桿體有分為連桿小頭、桿身和連桿大頭三部分。連桿組的作用是將活塞的來去運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并把作用在活塞組上的力傳給曲軸。連桿的工作狀況。連桿小頭與活塞銷相連結(jié)，與活塞一同來去運(yùn)動(dòng)，連桿大頭與曲軸一同做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以，連桿體除了上下運(yùn)動(dòng)之外還左右搖動(dòng)，作復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)。連桿受交變載荷的作用，連桿的基本載荷是拉伸與壓縮。最大拉載荷出此刻進(jìn)氣沖程開始的上止點(diǎn)鄰近，其數(shù)值為活塞組和計(jì)算斷面以上那部分連桿質(zhì)量的來去慣性力。最大壓縮載荷出此刻膨脹沖程開始的上止點(diǎn)鄰近，其數(shù)值為迸發(fā)壓力產(chǎn)生的推力減去前述的慣性力。別的，因?yàn)檫B桿是一修長(zhǎng)桿件，在壓縮載荷作用下，還會(huì)惹起平行與垂直與曲軸軸線的平面內(nèi)的曲折兩種曲折都會(huì)給桿身以附帶曲折應(yīng)力。制造連桿時(shí)，若有初始曲折及偏愛，以上狀況更為嚴(yán)重。因?yàn)檫B桿搖動(dòng)的角加快度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而產(chǎn)生的慣性力矩，也使連桿承受附帶彎矩。第二章活塞資料的選用2.1活塞的資料及設(shè)計(jì)要求連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件，如圖1所示。它將作用與活塞頂面的膨脹氣體的壓力傳給曲軸，推進(jìn)曲軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮汽缸內(nèi)的氣體。連桿構(gòu)造復(fù)雜，其往常在大頭處罰開為連桿體和連桿蓋兩部分，連桿桿身是工子型截面，并且從大頭到小頭逐漸變小。假如不做任何特色規(guī)劃，直接運(yùn)用特色造型技術(shù)建立連桿三維模型，造型很簡(jiǎn)單失敗，難以獲取較理想的結(jié)果，因?yàn)檫B桿構(gòu)造復(fù)雜，不是簡(jiǎn)單的特色加減就能夠達(dá)成的?；钊窃诟哓?fù)荷、高強(qiáng)度、高溫、高速、潤(rùn)滑不良的條件下工作的，所以它要求1）要選擇強(qiáng)度好、耐磨、比重小、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性好、擁有優(yōu)秀的減磨性、工藝性的資料；2）有合理的形狀壁厚。使散熱優(yōu)秀，強(qiáng)度剛度切合要求，盡量減少重量，防止應(yīng)力集中；3）保證焚燒室氣密性優(yōu)秀，串氣、串油少又不增添活塞組的摩擦損失；4）在不一樣的工況下都能保證活塞與汽缸的最正確配合；5）減少活塞從汽缸中燃?xì)饧橙〉臒崃慷鸭橙〉臒崃慷寄茼樌纳⒆撸?）在較底的機(jī)油耗費(fèi)條件下，保證潤(rùn)滑面上有足夠的潤(rùn)滑油。當(dāng)進(jìn)行活塞的構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)側(cè)重解決的問題是：1）改良活塞及第一環(huán)的工作條件，防備頂部熱裂或環(huán)黏結(jié)、卡死和過分磨損；2）改良活塞銷和銷座的實(shí)質(zhì)承載能力，減少磨損，防備破碎；3）確立適合的群部外形和熱膨脹控制舉措，提升裙部承載能力和減小配缸空隙，改良磨損并使運(yùn)行平順。近幾十年來，就活塞構(gòu)造而言發(fā)生了巨大的變化。對(duì)照它們的環(huán)數(shù)、活塞高度、活塞銷直徑，仍是在斷面、換草構(gòu)造、銷座設(shè)計(jì)、裙部外形等方面，都有了明顯的變化。明顯，這些改進(jìn)都是為了更好的知足活塞的工作要求。2.2活塞的資料活塞的工作環(huán)境是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中最為惡劣的一個(gè)零件，發(fā)動(dòng)機(jī)的靠性與持久性再很大程度上與活塞工作組的工作狀況有關(guān)?；钊阌跉飧捉M一同保證發(fā)動(dòng)機(jī)的靠譜性和密閉性。他收到的高溫摩擦最為激烈，活塞在工作時(shí)遇到剎時(shí)變化得的高溫氣體的作用，燃起的最高溫度可達(dá)2000~2500℃。因此頂部的溫度也很高，并且溫度散布很不均勻，各點(diǎn)間有很大的溫度梯度，這就成為熱應(yīng)力的本源，正是這些熱應(yīng)力對(duì)活塞頂部表面發(fā)生開裂也有很大的作用?；钊ú蝗绯?70℃~400℃就會(huì)出現(xiàn)疲憊現(xiàn)象，所以活塞的資料要盡可能的有優(yōu)秀的導(dǎo)熱性，并且在370℃~400℃仍有優(yōu)秀的機(jī)械性能。因?yàn)榛钊诓灰粯拥墓r下?lián)碛刑貏e不一樣的溫度，所以要在不一樣的溫度下一直保持最正確的配合空隙是很重要的問題，在冷態(tài)下空隙適合，而在熱態(tài)下因?yàn)榛钊麥囟却蟠蟪鰵飧诇囟?，很可能使空隙過小而拉缸，咬死；反之冷態(tài)下還有可能空隙過大而產(chǎn)生敲擊，是裙部變形，鋼套震動(dòng)，惹起穴食。所以，一般希望活塞的熱膨脹系數(shù)小，防備過大的熱變形。綜上所述，活塞是在高負(fù)荷、高溫、高速、潤(rùn)滑不良的條件下工作的，所以活塞資料應(yīng)知足以下要求1）熱強(qiáng)度高。即在300～400℃高溫下仍有足夠的機(jī)械性能，使零件不致破壞；2）導(dǎo)熱性好，吸熱性差。以降低頂部及環(huán)區(qū)溫度，并減少熱應(yīng)力；3）膨脹系數(shù)小。使活塞與氣缸間能保持較小的空隙；4）比重小。以降低活塞組來去運(yùn)動(dòng)的慣性力，進(jìn)而降低了曲軸連桿組的機(jī)械負(fù)荷和均衡配重；5）有優(yōu)秀的減磨性能（即與缸套間的摩擦系數(shù)?。?，耐磨、侵害；6）工藝性好低價(jià)。因?yàn)樯鲜鲆蟪３Ｊ腔ハ嗝艿?。所以，到?dāng)前為止，還沒有一種能夠完整知足上述所有要求的資料，此刻常用的活塞資料是鑄鐵鋁合金和鋼。在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中，灰鑄鐵因?yàn)槟湍バ浴⒛透院?、膨脹系?shù)小、熱強(qiáng)度高、成本底、工藝性好等原由，曾寬泛的被作為活塞的資料。但因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提升，工作過程不停的增強(qiáng)，灰鑄鐵因?yàn)槠浔戎匾蛯?dǎo)熱性差兩個(gè)根本的弊端而漸漸被鋁合金活塞所裁減。當(dāng)前汽油機(jī)和柴油機(jī)幾乎以完整不用鑄鐵的活塞，只有在大型的，底速的柴油機(jī)中、高壓柴油機(jī)和熱負(fù)荷教高的的二沖程柴油機(jī)中，因?yàn)榭紤]強(qiáng)度和耐磨性，仍有使用。當(dāng)工作應(yīng)力同意時(shí)能夠使用磷灰鑄鐵，在更嚴(yán)重的負(fù)荷條件下，則用珠光體球磨鑄鐵或耐熱鋼。鋁合金的長(zhǎng)處和鑄鐵正好相反，鋁合金比重小，約只有灰鑄鐵的1/3，構(gòu)造重量?jī)H為灰鑄鐵的50％～70％。所以慣性小，這對(duì)高速發(fā)動(dòng)機(jī)擁有中粗心義。鋁合金的另一突出長(zhǎng)處是導(dǎo)熱性好，其熱傳導(dǎo)系數(shù)約為鑄鐵的3~4倍。使活塞溫度明顯降落。鋁活塞因?yàn)橘Y料強(qiáng)度較差，而比重小，所以有必需也有可能加大斷面，這就促使了溫度場(chǎng)的均勻，減小活塞應(yīng)力。鋁活塞最高溫度比鑄鐵活塞降低了100℃左右?；钊麥囟冉档?，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)擁有較高的充氣系數(shù)，防備潤(rùn)滑油變質(zhì)，改良活塞的工作條件。對(duì)汽油機(jī)來說，采納鋁活塞是為提升壓縮比、改良發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)建了重要的條件。鋁合金的弊端是溫度高升時(shí)，強(qiáng)度和硬度降落很快線膨脹系數(shù)較大為了控制熱變形使構(gòu)造設(shè)計(jì)復(fù)雜化；別的，成本較高。鋁合金一般可分為兩大類：1．鋁銅合金鋁銅合金中最出名的使Y合金，它以AL-Cu-Ni-Mn系為基礎(chǔ),其高溫強(qiáng)度（特別是疲憊強(qiáng)度）、導(dǎo)熱性、延展性都很好，鍛造性能也好，但比重要。特別是熱膨脹系數(shù)大，成本高，所以在鍛造活塞中幾乎不采納，僅在鍛造活塞中另有使用。2．鋁硅合金鋁硅合金中最出名的使含硅12%左右的共晶鋁硅合金。因?yàn)樗呐蛎浵禂?shù)較底，鋁硅合金中，硅的作用是使膨脹系數(shù)和比重降落，耐磨性、耐蝕性硬度（直到共晶為止）。但硅使鋁合金導(dǎo)熱性降落，塑性減小，切削性和鍛造性惡化。共晶鋁硅合金是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最寬泛的活塞資料，即可用于汽油機(jī)，也可用于柴油機(jī)，既可鍛造，也可鍛造。含硅9%左右的亞共晶鋁硅合金，熱膨脹系數(shù)稍大一些，但因?yàn)殄懺煨阅芎?，適應(yīng)大量生產(chǎn)工藝的要求，應(yīng)用也很寬泛。跟著發(fā)動(dòng)機(jī)的增強(qiáng)，活塞的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷愈來愈高，要求發(fā)展線膨脹系數(shù)比共晶鋁硅合金更小，耐熱性更好的鋁合金資料。這就致使了含硅18~23%的過共晶鋁硅合金的應(yīng)用。硅含量增添，使其膨脹系數(shù)持續(xù)減小，耐磨性和耐腐化性持續(xù)增添。它的主要弊端是工藝?yán)щy，因?yàn)槌龉簿c(diǎn)此后，跟著含硅量增添，鋁硅合金熔點(diǎn)不停增高，也即結(jié)晶溫度不停提升，使得鍛造流動(dòng)性變差，鑄件易產(chǎn)生冷隔和縮孔。此外，含硅量的增添使合金簡(jiǎn)單產(chǎn)生偏析，粗大的初生硅使鑄件變的又硬又脆，強(qiáng)度差，加工費(fèi)刀，光潔度不好?？墒墙?jīng)過增添0．01~0．05%磷的變質(zhì)辦理，能阻擋硅從溶液中析出，進(jìn)而使硅的析出溫度降落，共晶點(diǎn)偏移，并使初生硅細(xì)化。中指，采納舉措是能夠改良過共晶硅共計(jì)能夠偏析、脆硬及鍛造流動(dòng)性的。我國(guó)對(duì)于鋁合金活塞的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)介紹采納鋁硅系合金。為了使結(jié)晶細(xì)化，性能改良，還能夠加入稀土合金。不論是車用汽油機(jī)，仍是中小型柴機(jī)，均寬泛采納共晶硅合金制造活塞。但過共晶硅合金也開始使用在、熱負(fù)荷較大的柴油機(jī)上。鋁合金活塞毛胚的最往常用生產(chǎn)方法時(shí)金屬型鍛造，保證毛胚尺寸精度較高，生產(chǎn)率高，成本底。為了保證起模方便，金屬型心一定分紅好多塊，比較復(fù)雜且使用不持久。所以，在設(shè)計(jì)活塞內(nèi)腔形狀時(shí)一定注意到型心制造方便。因?yàn)殇X合金的縮短率較大，凝結(jié)時(shí)間場(chǎng)，又簡(jiǎn)單吸氣，所以用這類僅有重力作用的鍛造法時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱裂、氣孔、針孔及縮松等缺點(diǎn)。為了獲取優(yōu)良的毛胚，能夠采納壓鑄法。在增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)中，能夠采納鍛造鋁合金活塞。在模鍛時(shí)經(jīng)理細(xì)化，呈流線型散布，同時(shí)晶粒發(fā)生塑性變形，且因?yàn)榫Ц皴e(cuò)位增添了硬化作用，所以強(qiáng)度較高。鍛造活塞因?yàn)樾〕宋⒖?，所以組織致密，導(dǎo)熱性好，所以活塞溫度可比鍛造的低。鍛造活塞的最高溫度比鍛造活塞的最高溫度低50℃左右。鍛造活塞的延長(zhǎng)率大，韌性好，對(duì)和緩應(yīng)力集中很有益。但含Si多于18%的過共晶鋁硅合金因?yàn)樾源?，不適于鍛造。鍛造時(shí)常常會(huì)在活塞中造成很大的剩余應(yīng)力，所以鍛造工藝，特別時(shí)終鍛溫度、熱辦理溫度必定要適合。鍛造活塞在使用過程中出現(xiàn)的裂紋大部分是因?yàn)槭Ｓ鄳?yīng)力惹起的別的鍛造對(duì)活塞構(gòu)造形狀的限制更多了，鍛造成本也高，所以一般只用于高增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)。但因?yàn)殄懺焐a(chǎn)率高，機(jī)械加工量少，外國(guó)小客車上有是甚至也用鍛造活塞。為了保證活塞的在使用中的尺寸穩(wěn)固提升其強(qiáng)度、剛度、耐磨性，還一定對(duì)鋁合金進(jìn)行熱辦理，經(jīng)過改良合金中硅的形態(tài)及禰散程度來提升綜合機(jī)械性能。我國(guó)規(guī)定鋁合金：鋁合金活塞鑄成厚加熱到500~550℃，保溫3~5個(gè)小時(shí)，水淬，再加熱到200℃左右，保濕8~16個(gè)小時(shí)進(jìn)行人工實(shí)效。熱辦理后常溫硬度HB90~104，在300℃時(shí)不小于

HB35，常溫下抗拉強(qiáng)度極限≥

200牛頓/毫米

2

，300℃時(shí)≥80牛頓/毫米2常溫下延長(zhǎng)率≥0.5%跟著淬水前活塞的加溫鋁合金固溶體中硅及鎂溶解度大大增添，經(jīng)淬水后成為過飽和固溶體，它是不穩(wěn)固的。所以，在常溫下堅(jiān)硬的硅和

Mg2Si

不停自行在晶界面析出，進(jìn)而增強(qiáng)了鋁的機(jī)體，使鋁合金的強(qiáng)度、硬度、耐磨性都有了很大的提升，稱為禰散硬化，這是自然實(shí)效的結(jié)果?？墒沁@類自然實(shí)效硬化速度太慢，生產(chǎn)周期太長(zhǎng)，并且因?yàn)榻鹣嘟M織改變陪伴尺寸變化，因此影響精加工后零件的尺寸的穩(wěn)固性。所以淬火后尚加熱、保溫，人為的加快硅等的析出，硬化鋁機(jī)體，稱為人工實(shí)效，并使金相組織和尺寸穩(wěn)固。表2—1國(guó)內(nèi)外幾種活塞資料的成分和性能類型鋁銅合金共晶鋁硅合金過共晶硅鋁合金牌號(hào)ZL3LD8LM14ZL8ZL966-1F132LM13KS281KS282國(guó)別中中英中中中美英德成型方鑄鍛鑄鑄鑄鑄鑄鑄鑄鍛法化Si5~6.50.5~1.211~12.511~1311~128.5~10.511~1317~19學(xué)Cu6~71.9~2.51.5~20.5~0.151.5~22~40.5~1.30.8~1.5成Ni<0.31.0~1.5<0.52~30.5~0.80.50.7~2.50.8~1.2Mg0.3~0.51.4~1.80.4~10.7~1.70.35~0.450.5~1.50.5~1.50.8~1.3分Mn<0.50.20.5~0.9<0.1<0.750.50.5~1.5<0.2（Fe<0.51.3~1.6<0.8<0.6稀土Re1.20.5<0.7重Zn<0.5<0.2<0.10.5~0.151.00.8<0.2量Ti<0.2<0.20.250.1<0.2%其0.2Cr<0.5）他Cr<0.5其余鋁密度2.852.82.772.732.72.742.72.72.68彈性模720007100080000720007500080000數(shù)延長(zhǎng)率101.30.50.3~0.81~30.2~0.7硬度80851009512590~125導(dǎo)熱率179134104117138~154125~146抗160440263200200240~280252285200~250230~300拉強(qiáng)度310186100~150110~140線22.022.519.2317.1418.2319.2膨脹23.121.4320.1420.0620.220.5~21.51.7~1.8系數(shù)第三章連桿的資料選用于強(qiáng)度效荷3.1連桿資料的選擇連桿是一個(gè)修長(zhǎng)桿件它承受了交變載荷。為了保證連桿在構(gòu)造輕盈的條件下有足夠的剛度和強(qiáng)度，一般多用優(yōu)選含碳量的優(yōu)良構(gòu)造鋼45磨鍛，只有在特別強(qiáng)化且產(chǎn)量不太大的柴油機(jī)頂用40Cr等合金鋼。合金鋼有較高的綜合機(jī)械性能。但當(dāng)存在生產(chǎn)應(yīng)力集中的要素時(shí)，它的耐疲憊能力急劇降落，甚至底到于碳素鋼伯仲之間。所以合金鋼連桿的形狀設(shè)計(jì)、過渡圓滑性、毛胚表面質(zhì)量等，一定給予更多的注意，才能充分的發(fā)揮優(yōu)良資料的潛力。40MnB、40MnVB等硼鋼作為高附和的大量生產(chǎn)連桿的資料，顯示了優(yōu)秀的使用性能。40MnB鋼化成分（%）：C0.37~0.45，Mn1.1~1.4,Cr<0.3,P和S≤0.45,B0.001~0.005,經(jīng)850℃油淬，500℃高溫回火后，強(qiáng)度極限＞1000牛頓/毫米2，沖擊率性＞牛頓·米/厘米2。連桿縱向斷面內(nèi)宏觀金相組織要求金屬纖維方向于連桿外形符合，纖維無環(huán)曲及中止現(xiàn)象。連桿一般用鋼鍛造，在機(jī)械加工前一般應(yīng)進(jìn)行調(diào)理辦理（淬火后高溫回火），以獲取較高的機(jī)械性能，既強(qiáng)又韌。為了提升連桿的疲憊強(qiáng)度，不經(jīng)機(jī)械加工的表面應(yīng)經(jīng)過噴丸辦理。連桿還一定經(jīng)過磁力探傷查驗(yàn)，以求工作的穩(wěn)固性、和靠譜性。我國(guó)已經(jīng)研究出了連桿輥鍛工藝，輥鍛連桿不單不需要大型的鍛壓設(shè)備，并且還改良了工人的勞動(dòng)條件，為了節(jié)儉優(yōu)良鋼材降低成本，我國(guó)還成功的試用了以稀土鎂球墨鑄鐵制造的高速柴油機(jī)連桿。實(shí)驗(yàn)表示，鍛造連桿硬度應(yīng)在HB210~250之間，上限為保證足夠的強(qiáng)度，下限是為了保證優(yōu)秀的切削性。這樣硬度的珠光體球擁有300~350牛頓/毫米2的抗彎疲憊強(qiáng)度，與中碳鋼差不多。在大量生產(chǎn)鑄件連桿時(shí)保證制造質(zhì)量穩(wěn)固，要求對(duì)爐料、澆鑄、熱辦理工藝規(guī)程嚴(yán)加控制，并進(jìn)行認(rèn)真的內(nèi)在質(zhì)量檢查，比如超聲波或X光無損探傷等。據(jù)外國(guó)經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)韌的珠光體液可鍛鑄鐵也適于制造連桿。3.2連桿的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度效核連桿長(zhǎng)度確實(shí)定設(shè)計(jì)連桿時(shí)第一要確立連桿大小頭孔間的距離，即連桿長(zhǎng)度l。它往常是用連桿比λ=r/l來說明的，λ值越大，連桿越短，則發(fā)動(dòng)機(jī)總高度（立式發(fā)動(dòng)機(jī)）或總寬度（臥式發(fā)動(dòng)機(jī)）越小。在V型發(fā)動(dòng)機(jī)上，則總高度和總寬度可同時(shí)減小。所認(rèn)為式發(fā)動(dòng)機(jī)緊湊輕盈，現(xiàn)代高速發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)中的總趨向是盡量縮短連桿長(zhǎng)度。當(dāng)前λ值以大到1/3.2,常用范圍為1/4~1/3.2，可是連桿長(zhǎng)度一定依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的最后部署才能最后確立。太短的連桿在運(yùn)動(dòng)中可能與氣缸套的下端相碰。在S/D比值很小的短行程發(fā)動(dòng)機(jī)中，比如CA~72型小客車V8發(fā)動(dòng)機(jī)要求有很大的均衡塊以保證運(yùn)行安穩(wěn)，連桿太短簡(jiǎn)單惹起活圖3-1塞裙部與曲軸均衡塊相碰。所以，只管這類發(fā)動(dòng)機(jī)要求有高度緊湊性，但從>1/3.8的數(shù)值看，它的連桿仍是相當(dāng)長(zhǎng)的自然從λ=1/3為止，這類影響其實(shí)不大。所以，對(duì)于四沖程高速來說，最合理的連桿長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)是保證連桿及其相關(guān)機(jī)件在運(yùn)動(dòng)時(shí)不與其余機(jī)件相碰的狀況下的最短長(zhǎng)度。因?yàn)檫B桿長(zhǎng)度的偏差直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比和裝置關(guān)系。連桿小頭的構(gòu)造設(shè)計(jì)與強(qiáng)度效核1）連桿小的構(gòu)造設(shè)計(jì)運(yùn)輸式發(fā)動(dòng)機(jī)寬泛采納浮式活塞銷構(gòu)造，它不單傳達(dá)由活塞傳來的力，還相對(duì)與活塞銷來去搖動(dòng)，所以，設(shè)計(jì)連桿小頭時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮強(qiáng)度、剛度、核滑動(dòng)面的摩擦和磨損問題。此刻高速發(fā)動(dòng)機(jī)上的連桿小頭一般采納薄壁圓環(huán)構(gòu)造。這類構(gòu)造簡(jiǎn)單輕盈、制造方便、工作時(shí)應(yīng)力散布均勻、資料利用率高。為了耐磨。在小頭孔內(nèi)還壓有耐磨稱套。設(shè)計(jì)連桿小頭的任務(wù)是確立其構(gòu)造尺寸和潤(rùn)滑方式。此中、B1應(yīng)在活塞設(shè)計(jì)中確立。椐統(tǒng)計(jì)，小頭的外徑一般比孔徑大20%~35%，即D1=（）小頭1.2~1.35d的最小徑向厚度大于4毫米。該尺寸可按強(qiáng)度、剛度條件確立。有的連桿小頭，外徑中心向上下各偏愛e，以增強(qiáng)構(gòu)造，并相對(duì)減少重量，一般e=(0.02~0.04)D在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上，氣壓老是大于來去慣性力，活塞銷老是壓在小頭孔下部，為減少重量，可適合減小小頭孔上半部尺寸。實(shí)驗(yàn)應(yīng)力測(cè)定結(jié)果表示，連桿小頭到桿身過渡處形狀即尺寸對(duì)小頭強(qiáng)度、剛度的影響也很大。如將小頭看作兩頭固定與桿身上端的大圓環(huán)，該圓環(huán)的中心角與小頭在壓縮載荷Pc拉伸載荷Pj作用下簡(jiǎn)單自由變形的那部分的角度2φ相對(duì)應(yīng)。φ被稱為連桿小頭固定角。一般在過渡處A點(diǎn)有應(yīng)力頂峰，且過渡弧ρ越小，固定角φ越大，應(yīng)力峰值高。為了改良磨損，小頭中以必定過盈量壓入耐磨稱套，稱套大部分用耐磨的錫青銅鍛造，牌號(hào)ZQSn6-6-3,ZQSn5-5-5,zqsn102,等。這類稱套的厚度一般在為2~3毫米。鉛青銅其強(qiáng)度教高，耐磨性較好，合用于增強(qiáng)柴油機(jī)上。高錫鋁合金被用在大功率中速機(jī)上近些年來為了節(jié)儉有色金屬資料已大量采納鐵基或銅基粉末冶金稱套，他們擁有海綿狀多孔構(gòu)造，若在孔隙中存有潤(rùn)滑油在使用中能夠產(chǎn)生石墨膠體潤(rùn)滑劑，所以擁有優(yōu)秀的減磨性。因?yàn)橘Y料廉價(jià)，工序簡(jiǎn)化，使稱套成本大大降落。銅基粉末冶金因?yàn)橛休^底的硬度和摩擦系數(shù)，因此擁有較好的耐磨性、抗咬合性和較高的導(dǎo)熱性。加上它的耐腐化性好，對(duì)磨礫部甚敏感，所以它對(duì)中、小負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)較為合用?？墒欠勰┮苯鹪趬核閺?qiáng)度方面還需進(jìn)一步提升；以過盈壓入小頭孔厚的尺寸變化還要近一步研究，以防止裝置后的機(jī)械加工，不然會(huì)破壞其表面的存油孔隙；別的，粉末冶金稱套的精度也還需提升。此刻還寬泛采納由冷扎青銅帶或青銅雙金屬帶卷成的薄壁稱套。小軸稱套外徑與連桿小頭孔的配合常用DDD，過盈太大會(huì)使資料屈JaJbJc服而廢弛，太小則會(huì)惹起壓配松動(dòng)，使稱套和小頭孔可能會(huì)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。稱套與活塞的配合空隙盡量小，以不發(fā)生咬合為原則。一般青銅稱套△/d1=0.0002~0.0015,粉末冶金稱套△/d1=0.0002~0.0015,粉末稱套△/d1=0.0015~0.002。因?yàn)榉勰┮苯鸱Q套過盈壓入小頭孔后，內(nèi)徑會(huì)減小，故間隙適合取大些。椐我國(guó)一些工廠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，粉末冶金稱套過盈壓入孔后內(nèi)徑減小量對(duì)鐵基稱套使近似等于外圓的過盈量銅基稱套則外圓過盈量的60%左右。連桿小頭軸承因?yàn)楸葔捍?，滑?dòng)速度慢，一般不行能造成理想的液體潤(rùn)滑。當(dāng)前四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿小頭大部分經(jīng)過飛濺給潤(rùn)滑油，因?yàn)檩d荷的交變性惹起活塞銷相對(duì)連桿上下挪動(dòng)，這個(gè)泵吸作用能夠促成油膜恢復(fù)，故在連桿小頭合稱套上應(yīng)設(shè)有有孔或油槽。因?yàn)槎_程發(fā)動(dòng)機(jī)連桿受單向載荷，小頭大部分采納壓力潤(rùn)滑，這時(shí)潤(rùn)滑油由連桿大頭經(jīng)過桿身中的油孔供應(yīng)。少量四沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿小頭軸承也用壓力潤(rùn)滑。2）小頭的強(qiáng)度效核以過盈壓入連桿小頭襯套，使小頭端面承受拉伸應(yīng)力。若襯套資料的膨脹系數(shù)比連桿資料大，則隨工作溫度高升，過盈加大，小頭端面中的應(yīng)力也增大，由裝置過盈和升溫過盈所惹起的載荷稱為預(yù)加載荷。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以定常溫度工況運(yùn)行時(shí)，此載荷不隨曲軸轉(zhuǎn)角變化，相當(dāng)于靜載荷如圖2—1所示。別的，連桿組小頭在工作中還承受活塞組慣性力的拉伸和扣除慣性力后氣壓力的壓縮，可見工作載荷擁有交變性。上述載荷的聯(lián)合作用可能使連桿小頭極其桿身過渡處產(chǎn)生疲憊破壞，故一定進(jìn)行疲憊強(qiáng)度的計(jì)算。明顯應(yīng)取應(yīng)力變化幅度大的工況作為計(jì)算工況，須視發(fā)動(dòng)機(jī)的高速度、、氣壓力變化狀況以及小頭構(gòu)造而定。1）襯套過盈裝置及溫升產(chǎn)生的小頭應(yīng)力把小頭和襯套看作兩個(gè)過盈配合的圓桶，則在兩零件的配合表面，由裝置過盈△和升溫過盈△t所惹起的頸項(xiàng)均布?jí)毫τ蓮较蚓糚硬氣的小頭外側(cè)及內(nèi)側(cè)纖維上的應(yīng)力,可按厚壁筒公式計(jì)算圖3—3由拉伸所惹起的小頭應(yīng)力進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算時(shí)簡(jiǎn)化為剛性的固定與它與桿身的連接處曲桿。連桿大頭的構(gòu)造設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核連桿大頭連結(jié)連桿和曲軸，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度,不然將影響薄壁軸瓦、連桿螺栓，甚至整機(jī)工作的靠譜性。為了便于維修，高速內(nèi)燃機(jī)的連桿一定能從氣缸中拿出，故要求大頭在搖動(dòng)平面內(nèi)的總寬一定小于氣缸直徑；大頭的外形和尺寸決定了凸輪軸的地點(diǎn)和曲軸箱的形狀；大頭的重量產(chǎn)生的離心力會(huì)使連桿軸承、主軸承負(fù)荷加大，磨損加劇，有時(shí)還為此不得不增添均衡重，給曲軸設(shè)計(jì)帶來困難，所以在設(shè)計(jì)連桿大頭時(shí)，應(yīng)在保證強(qiáng)、度剛度的條件下，尺寸盡量減少。合理確立大頭構(gòu)造尺寸和形狀，就是大頭設(shè)計(jì)的任務(wù)。1）大頭的構(gòu)造形式及主要尺寸連桿大頭的構(gòu)造與尺寸基本上決定于曲柄銷直徑D2、長(zhǎng)度B2、連桿軸瓦厚度和連桿螺栓直徑。此中D2、B2是依據(jù)曲軸強(qiáng)度、剛度和軸承的乘壓能力，在曲軸設(shè)計(jì)中確立。為了構(gòu)造緊湊，軸瓦厚度δ2趨于件減薄，汽車拖沓機(jī)用軸瓦δ=1.5～3毫米.連桿螺栓尺寸則依據(jù)強(qiáng)度設(shè)計(jì).所以，本地方謂大頭設(shè)計(jì)，其實(shí)是指連桿大頭在搖動(dòng)平面內(nèi)某些主要尺寸，連桿大頭刨分型式定位方式，及大頭蓋的構(gòu)造設(shè)計(jì)，其實(shí)是確立連桿大頭在搖動(dòng)平面內(nèi)某些主要尺寸，連桿大頭刨分型式、定位方式及大頭蓋的設(shè)計(jì)。連桿大頭于連桿蓋的分開面大部分垂直于連桿的軸線，稱為平切口連桿。由于平切口連桿的大頭擁有較大的剛度，軸承孔承受的變形力小以及制造花費(fèi)低，一般都采納這類構(gòu)造。高度H2、H3。對(duì)于切口連桿的大頭強(qiáng)度剛度影響很大，一般取H3≈H4≈（0.35～0.5）D2。此高度過小時(shí)，連桿的螺栓頭或螺帽的支撐面過渡圓角處易成為單薄環(huán)節(jié)，會(huì)因?yàn)閼?yīng)力集中而成為疲憊裂紋的起源地。為了提升連桿大頭構(gòu)造剛度和緊湊性，連桿螺栓孔間距離C應(yīng)盡量減小，對(duì)平切口連桿，C=(1.2～1.31)D2,所以螺栓孔比于軸瓦孔間距很小，為（１～１.5）毫米。當(dāng)D2相對(duì)較大，B2也很大時(shí)，為了減小大頭寬度B0，并保證軸瓦沿長(zhǎng)度均勻壓緊，能夠采納每邊兩個(gè)螺栓的構(gòu)造?？墒沁@時(shí)應(yīng)注意嚴(yán)格保證安裝時(shí)兩個(gè)螺栓的預(yù)緊力大小一致，不然軸瓦工作條件惡化。螺栓孔外側(cè)壁一般不該小于2毫米，不然大頭剛度將過小，在連桿受拉時(shí)，大頭易產(chǎn)生橢圓變形。為了減少應(yīng)力集中，連桿大頭各處的形狀都應(yīng)是圓滑，特別是螺栓頭支撐面到桿身或大頭蓋的過渡一定防止尖角，盡可能用大的圓角。當(dāng)應(yīng)部署所限，圓角半徑不夠大時(shí)，能夠用大部分徑沉割除去嚴(yán)重的應(yīng)力集中，沉割能夠向來持續(xù)到螺栓孔口。實(shí)驗(yàn)表示，用適合的圓弧取代尖角過渡時(shí)，最大應(yīng)力可能降落30%～50%。圖3——為了提升曲軸的軸承的工作能力，當(dāng)前高、中、速柴油機(jī)寬泛采納的曲柄銷直徑D2>(0.65～0.7)D，這時(shí)平切口連桿一般已不再可以保證B0<D的條件了。為了使連桿大頭在卸掉連桿蓋此后仍舊能從氣缸中抽出，能夠采納斜切口連桿。斜角在30°～60°之間，大多為45°。某些V型發(fā)動(dòng)機(jī)為了使曲軸箱外型更緊湊一些，也有采納斜切口連桿的。連桿采納斜切口連桿后帶來的問題第一是一定相應(yīng)增添兩個(gè)螺栓孔之間的距離。因?yàn)檫@是要在連桿體上攻螺紋，而螺紋于大頭孔之間應(yīng)留有必定的壁厚。平切C/D2=1.24～1.31,斜切口連桿的C/D2=1.31～1.47。C值增大，對(duì)連桿蓋、軸瓦以及螺栓自己受力都是不利的，連桿大頭的剛度也比較差特別是連桿體的長(zhǎng)插口遠(yuǎn)離骨干，變形較大。其次，平切口連桿螺栓上精細(xì)加工的定位環(huán)帶就是連桿體于連桿蓋之間的對(duì)中定位元件。可是斜切口連桿在承受慣性力拉伸時(shí)，沿連桿體于連桿蓋聯(lián)合面方向作用這很大的橫向力PT=Psinψ，使連桿螺栓承受減切力。為此，一定采納能承受其余較大剪力的定位元件，才能保證工作的靠譜性。常用的定位方式有：（1）止口定位。其工藝簡(jiǎn)單，桿體止口向內(nèi)變形，這類蓋于體都是單向定位，定位不行靠；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；并且大頭橫向尺寸較大，不緊湊。95系列柴油機(jī)連桿采納這類定位方式。（2）銷套定位。連桿體于連桿蓋上的定位孔要分別加工，且加工要求高，工藝復(fù)雜?？拙嘟箷r(shí)易因過定位使大頭孔嚴(yán)重失圓；大頭橫向尺寸大。故近來較少應(yīng)用。（3）鋸齒定位。這是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外寬泛應(yīng)用的一種構(gòu)造。其定位靠譜，尺寸緊湊，但尺槽加工精度較高，不然中間會(huì)有鋸齒脫空，大大影響聯(lián)合剛度，惹起大頭孔失圓。齒節(jié)公差應(yīng)限制在0.05毫米，最幸虧0.01毫米之內(nèi)，齒行角一般在60°～90°，D<2.50毫米的柴油機(jī)，齒距在3～6毫米范圍內(nèi)。這類齒槽用拉削加工比較理想，用銑削加工精度較差。鋸齒定位時(shí)，聯(lián)合面上下不可以加墊片調(diào)整空隙，不便維修。（4）舌槽（矩形單齒）定位。連桿體和蓋上均有一舌一槽，它們是由同一把拉刀（帶一舌一槽）加工成的，所以體與蓋上的舌槽間的距離精度較高，定位靠譜，尺寸緊湊。但其拆裝不方便，且只有在采納拉刀加工是才能保證較高的定位精度。舌槽部位要注意減少應(yīng)力集中。這類定位方式常用于柴油機(jī)上。上述（1）（3）（4）的定位方式中，一般還利用螺釘上的精細(xì)定位環(huán)帶作軸向定位，有時(shí)也可另用銷釘定位。為了提升連桿大頭蓋的剛度，使之在活塞連桿組慣性的載荷的作用下不產(chǎn)生很大的變形，連桿蓋上都設(shè)有增強(qiáng)筋有單筋和雙筋兩類。單筋連桿毛胚能夠于連桿一同模鍛。一般應(yīng)盡可能使二者的毛胚在一同鍛出，以簡(jiǎn)化工藝過程。而沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大頭蓋不受載荷，不必增強(qiáng)，，要注意減少重量。連桿蓋中央斷面積于活塞面積之比，椐大略統(tǒng)計(jì)0.03～0.04(汽油機(jī))和0.04～0.07（柴油機(jī)）。有的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿蓋寬度小于體寬度，即B3〈B2以改良連桿大頭雙側(cè)面的潤(rùn)滑，同時(shí)也減少重量。桿身的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核桿身也承受這交變載荷，可能產(chǎn)生疲憊破壞和變形，連桿高速搖動(dòng)時(shí)的橫向慣性力也會(huì)使連桿曲折變形，所以桿身一定有足夠的斷面積，并除去產(chǎn)生應(yīng)力集中的要素，對(duì)工作靠譜的發(fā)動(dòng)機(jī)的統(tǒng)計(jì)表示，現(xiàn)代汽車的汽油機(jī)連桿桿身的均勻斷面積fm與活塞面積Fmfm=0.2～Fp0.35,柴油機(jī)為0.03～0.05。為了在較小的重量作功行程壓縮行程下獲得較大的剛度，高速內(nèi)燃機(jī)連桿桿身都是“工”字形的，并且其長(zhǎng)軸因在連桿搖動(dòng)平面的方向，其上下兩頭的連桿在搖動(dòng)平面上下兩頭的連結(jié)相當(dāng)于鉸支