連桿組的設計21連桿的工作情況、設計要求和材料選用1、工作情況連桿小頭與活塞銷相連接，與活塞一起做往復運動，連桿大頭與曲柄銷相連和曲軸一起做旋轉運動。因此，連桿體除有上下運動外，還左右擺動，做復雜的平面運動。2、設計要求（1）結構簡單，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）盡量縮短長度，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。連桿主要承受氣體壓力和往復慣性力所產生的交變載荷，因此，在設計時應首先保證連桿具有在足夠的疲勞強度和結構鋼度。如果強度不足，就會發(fā)生連桿螺栓、大頭蓋或桿身的斷裂，造成嚴重事故，同樣，如果連桿組剛度不足，也會對曲柄連桿機構的工作帶來不好的影響。所以設計連桿的一個主要要求是在盡可能輕巧的結構下保證足夠的剛度和強度。為此，必須選用高強度的材料；合理的結構形狀和尺寸。3、材料的選擇為了保證連桿在結構輕巧的條件下有足夠的剛度和強度，采用精選含碳量的優(yōu)質中碳結構鋼45模鍛，表面噴丸強化處理，提高強度。22連桿長度的確定近代中小型告訴柴油機，為使發(fā)動機結構緊湊，最適合的連桿長度應該是，在保證連桿及相關機件在運動不與其他機件相碰的情況下，選取最小的連桿長度。連桿長度與結構參數(shù)（R為曲柄半徑）有關，此次設計選取LL。2860MSL21086223連桿小頭的設計小頭主要尺寸為連桿襯套內徑和小頭寬度。D1B1連桿襯套內徑DMD38056302襯套厚度D23小頭內徑1DM43538214小頭寬度1BDB00515小頭外徑2DM52431224連桿桿身的設計連桿桿身從彎曲剛度和鍛造工藝性考慮，采用工字形截面。1桿身截面高度HMD341052302桿身截面寬度B653桿身截面中間寬度TMH53410為使連桿從小頭到大頭傳力比較均勻，在桿身到小頭和大頭的過渡處用足夠大的圓角半徑。25連桿大頭的設計本次大頭采用斜切口大頭的結構形式，切口角451大頭孔直徑1DMD761027012大頭寬度2BB4595123連桿軸瓦厚度M34連桿螺栓直徑MDD1405105連桿螺栓孔中心距1LM92762螺栓孔外側壁厚不小于2毫米，取3毫米，螺栓頭支承面到桿身或大頭蓋的過渡采用盡可能大的圓角。6大頭高度21,H取0211409DMDH16201取05012583857定位方式定位方式采用鋸齒定位，齒形角為，齒距為60426連桿強度計算1連桿小頭計算（1）由襯套過盈配合和受熱膨脹產生的應力襯套最大裝配過盈量M034814襯套溫度過盈量TDT011251式中為連桿材料線膨脹系數(shù)，對于鋼C0為襯套材料線膨脹系數(shù)，對于青銅85由總過盈量產生的徑向均布壓力2626221211/179105384103534CMKGFEDDPT式中為連桿材料的彈性模量，對于鋼E26/CMKGFE為襯套材料的彈性模量，對于青銅105為泊桑比，30小頭外表面由引起的應力P2221/07519345CMKGFPDA（2）由慣性力拉伸引起的小頭應力活塞組的最大慣性力KGFRGGPJ4928601157892122MAX式中為活塞組重量為角速度固定角18502634ARCOS902ARCOS90HC小頭平均半徑CMDR374512小頭中心截面（）上的彎矩0CMKGFRPMCJ8410029718037529AX小頭中心截面（）上的法向力KGFPNCJ93251805729572MAX0小頭固定截面（）上的彎矩CCMKGFRPRMCCJC12435217495018OS375980SIN0OSMAX2查表可知2OSSIN小頭固定截面（）上的法向力CKGFPNCCJS95OSINMAX0小頭壁厚CDH450212小頭截面積21263MBF襯套截面積210483CD系數(shù)K70215631026FE小頭受拉時固定截面處外表面應力2122/493845018237045375061CMKGFHBKNRHMAJ（3）由最大壓縮力引起的應力P小頭承受的最大壓縮力KGFDPJZC56494103742MAX2輔助參數(shù)CCPNRM0和查表可得02510CCPNRM小頭受壓時中央截面上的彎矩和法向力KGFNCMKGFRC913564025021371小頭固定截面處（）的值F查表得81FC小頭受壓時固定截面處（）的彎矩和法向力CMKGFRFPRNMCC9412601283756418OS37523OS0KGFFPCCCOS90264OS02小頭受壓時固定截面處外表面應力2122/85450186704537450691CMKGFHBKNRHMAC（4）小頭安全系數(shù)材料的機械性能查表可得45鋼2/60CKGFB211012/45064897/35CMKGFFZB角系數(shù)34503201在固定角截面的外表面處C應力幅2/68932121CMKGFACJA平均應力2/357054CMKGFAJM小頭安全系數(shù)691357026“1MAZN小頭安全系數(shù)應不小于15，所以滿足要求（5）小頭橫向直徑減小量小頭平均直徑CMRDM7542小頭截面的慣性矩433102CHBJ橫向直徑減小量CMEJDPCMJ0621034987549623AX1為保證活塞銷和連桿襯套不致咬死，應使，實際計算結果，2121所以滿足要求。2連桿桿身計算（1）桿身中間截面處最大拉伸力和最大壓縮力JPCPKGFRGJ70828601157922KGFPDPJZC5343422式中分別為活塞組重量和位于計算截面以上那一部分連桿重量。G,（2）桿身中間截面處的應力和安全系數(shù)由最大拉伸力引起的拉伸應力2/5213708CMKGFFPJJ式中為桿身中間截面積，計算約為F23804402C桿身中間截面的慣性矩4339520212CMHTBHJX4338105025231CMHTBHJY由最大壓縮力引起的合成應力2221MKGFPJLCFCXC2222/134FLCYC式中為系數(shù)，對于各種鋼材05CMDDL1267121桿身中間截面在擺動平面內的應力幅和平均應力21/8092183923CMKGFJMXJAX在垂直于擺動平面內的應力幅和平均應力22/791218030CMKGFJMYJAY在擺動平面和垂直于擺動平面內的安全系數(shù)2317930612480“1“1MYAYZXAXZN安全系數(shù)滿足要求。3連桿大頭計算大頭蓋所受慣性力KGFRGGGPJ9560615789620183232“MAX根據(jù)大頭蓋截面圖（圖1）計算重心坐標CMFYIC7507021421大頭蓋截面的慣性矩4223321750217017504215CMRFJII大頭蓋計算截面的抗彎斷面模數(shù)3MAX2517094CMYJZ軸瓦計算截面的慣性矩43381126CBJ大頭蓋中央截面上的應力2“MAX/108136410859396CKGFFJZLPJ大頭蓋橫向直徑減小值CMJELPJ06410812295604633“MAX1經軸承選擇，值小于軸承間隙的一半，所以滿足要求。127連桿螺栓設計1連桿螺栓的結構尺寸和材料選擇根據(jù)氣缸直徑初選連桿螺紋直徑DMDMDM1405310根據(jù)選擇螺栓，螺母，墊片標準件如下MD螺栓GB/T5782M14X80螺母GB/T6170M14墊片GB/T84814螺栓與螺母材料均采用40。CR2螺栓裝配預緊力和屈服強度校核（1）裝配預緊力每個螺栓由慣性力引起的工作負荷KGFIPJJL38245SIN96SN“MAX式中為斜切口大頭的切口角。發(fā)動機工作時連桿螺栓受到兩種力的作用預緊力和最大拉伸載荷，PJP預緊力由兩部分組成一是保證連桿軸瓦過盈度所必須具有的預緊力；二是1保證發(fā)動機工作時，連桿大頭與大頭蓋