圖3-1圖3-1連桿小頭結(jié)第三章連桿的基本設(shè)計(jì)3.1連桿結(jié)構(gòu)及長(zhǎng)度的確定單列式汽油機(jī)的連桿，根據(jù)大頭的結(jié)構(gòu)一般可分為平切口、斜切口連桿及分體式連桿。多列式柴油機(jī)的連桿有并列連桿、叉形連桿、主副連桿等類(lèi)型。連桿的長(zhǎng)短直接影響到柴油機(jī)的高度及側(cè)壓力的大小,較長(zhǎng)的連桿能使慣性力增加,而同時(shí)在側(cè)壓力方面的改善卻不明顯。因此在柴油機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),當(dāng)運(yùn)動(dòng)件不與有關(guān)零部件相碰時(shí),都力求縮短連桿的長(zhǎng)度。連桿長(zhǎng)度L（即連桿大小頭孔中心距）與結(jié)構(gòu)參數(shù)九=-（R為曲柄半徑）有關(guān)。連桿l長(zhǎng)度越短，即九越大，則可降低發(fā)動(dòng)機(jī)高度，減輕運(yùn)動(dòng)件重量和整機(jī)重量，對(duì)高速化有利，但九大，使二級(jí)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、氣缸相碰的可能性。在現(xiàn)代高速內(nèi)燃機(jī)中，連桿長(zhǎng)度的下限大約是1=3.2，即九=1/3.2,上限大約是l=4R。連桿長(zhǎng)度的確定必須與所設(shè)計(jì)的內(nèi)燃機(jī)整體相適應(yīng)，連桿設(shè)計(jì)完成后應(yīng)進(jìn)行零件之間的防碰撞校核，應(yīng)校核當(dāng)連桿在最大擺角位置上時(shí)是否與氣缸套的下緣相碰，以及當(dāng)活塞在下止點(diǎn)附近位置上時(shí)活塞下緣是否與平衡重相碰，它們之間的最小距離都不應(yīng)小于2?5毫米h］。在機(jī)體的設(shè)計(jì)中，已經(jīng)根據(jù)要求設(shè)計(jì)出連桿長(zhǎng)度為168mm。3.2連桿小頭的設(shè)計(jì)小頭結(jié)構(gòu)型式現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)絕大多數(shù)采用浮式活塞銷(xiāo)，也就是說(shuō)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中活塞的銷(xiāo)座中和在連桿的小頭中都是能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的。本連桿的小頭的設(shè)計(jì)采用薄壁圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)形簡(jiǎn)單、制造方便，材料能充分應(yīng)用，受力時(shí)應(yīng)力分布較均勻h］。連桿小頭的構(gòu)造如圖3-1所示：構(gòu)型式小頭結(jié)構(gòu)尺寸小頭主要尺寸為連桿襯套內(nèi)徑d和小頭寬度b（通常小頭和襯套制成同樣的寬度）。b11取決于活塞銷(xiāo)座間隔b。連桿小頭主要尺寸比例范圍大致如下：D=（0.28?0.42）DS=（04?0.08）dd=（0.9?1.2）d1d=（1.2?1.4）d21根據(jù)《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)》要求皿，初步設(shè)計(jì)連桿小頭的主要尺寸為：連桿小頭襯套內(nèi)徑d=25mm,小頭襯套厚度S=3mm寬度同小頭同寬小頭孔徑d=28mm1小頭外徑d=34mm2小頭寬度b=30mm1小頭油孔直徑d=3mm0連桿襯套襯套與連桿小頭孔為過(guò)盈配合，青銅襯套與活塞銷(xiāo)的配合間隙A大致在（0.0004?0.0015）d的范圍內(nèi)，在采用粉末冶金襯套時(shí)，由于襯套壓入后，內(nèi)徑會(huì)縮小，因此配合間隙應(yīng)適當(dāng)放大，一般A大致在（0.0015?0.0020）d。在四沖程柴油機(jī)中，為減少小頭軸承的沖擊負(fù)荷，間隙應(yīng)盡量取小些，以不發(fā)生咬合為原則h］。在小頭上方開(kāi)有集油孔或集油槽，靠曲軸箱中飛濺的油霧進(jìn)行潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油的均勻分布可通過(guò)襯套上開(kāi)布油槽來(lái)達(dá)到。設(shè)計(jì)襯套寬度與連桿小頭等寬，厚度為3mm,選用鉛青銅材料。連桿桿身連桿桿身的截形十分重要,它應(yīng)能在保證強(qiáng)度的前提下有盡量較輕的重量,此外,還要有利于該截面形狀向大端、小端的過(guò)渡,因此柴油機(jī)連桿桿身常采用工字形截面。連桿桿身采用工字形截面，其長(zhǎng)軸位于連桿擺動(dòng)平面，這種截面對(duì)材料利用得最為合理。連桿桿身截面的高H一般大約是截面寬度的1.5?1.8倍，而B(niǎo)大約等于（0.26?0.3）D（D為氣缸直徑）。為了使桿身能與小頭和大頭圓滑過(guò)渡，桿身截面是由上向下逐漸增大的。桿身的最小截面積與活塞面積之比，對(duì)于鋼制連桿來(lái)說(shuō)大約是在丄 -的范圍內(nèi)h］。2530根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》要求，本連桿設(shè)計(jì)的桿身尺寸為桿身高度H=25mm

桿身寬度B=12mm連桿大頭3.4.1大頭結(jié)構(gòu)型式連桿大頭為了與曲軸相配，都用剖分式結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)和剛度、強(qiáng)度出發(fā)，連桿體與連桿蓋的剖分面一般均垂直連桿軸線(xiàn)，稱(chēng)為平切口連桿。不過(guò)，從內(nèi)燃機(jī)裝拆方便性出發(fā)，要求連桿大頭在拆卸連桿蓋后應(yīng)能通過(guò)所缸孔，即B<D（最小空隙應(yīng)為0.5mm左右）。0實(shí)踐表明，當(dāng)曲柄銷(xiāo)的直徑大于0.65D時(shí)，具有足夠強(qiáng)度的平切口連桿大頭一般就不能滿(mǎn)足上述要求。這時(shí)就不得不采用斜切口連桿。平切口連桿結(jié)構(gòu)型式如圖3-2所示：圖3-2平切口連桿的基本型式在本設(shè)計(jì)的某船艇用柴油機(jī)中，由于曲柄銷(xiāo)的直徑D2=58mm,缸徑D=92mm'半=0?63<0?65，所以采用平切口連桿。3.4.2大頭尺寸大端孔徑主要取決于曲柄銷(xiāo)直徑及連桿軸瓦厚度，根據(jù)《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)》要求[1],本連桿設(shè)計(jì)的大頭主要尺寸為：連桿大頭軸瓦厚度6=2mm,大頭孔徑D=58+2X2=62mm1大頭寬度b=36mm2螺栓矩L=(1.20?1.30)D 取L=76=1.222D1111螺栓孔外側(cè)邊厚不小于(2?4)mm取螺栓孔外側(cè)邊厚4mm連桿大頭高度H=H=0.50D=29mm121大頭定位方式平切口連桿采用螺栓定位方式，可防止連桿體和連桿蓋安裝錯(cuò)位，連桿螺栓不承受剪切作用。本設(shè)計(jì)所采用的連桿是M10類(lèi)型。過(guò)渡區(qū)連桿的過(guò)渡區(qū)域需要較大的過(guò)渡半徑。連桿小端工作時(shí),下半部主要承受燃?xì)獾谋l(fā)壓力,而上半部則承受著活塞組的往復(fù)慣性力,所以連桿小端到桿身的過(guò)渡結(jié)構(gòu)對(duì)小端的強(qiáng)度有很大的影響,其切點(diǎn)處常常是應(yīng)力高峰值的所在地,因此小端和大端與桿身連接處采用大圓弧過(guò)渡,一方面提高小端與大端的剛度,另一方面也減少了這些地方的應(yīng)力集中。3．6連桿螺栓的設(shè)計(jì)連桿上的螺栓數(shù)目是2，根據(jù)汽缸直徑D粗算螺栓螺桿的螺紋直徑d根據(jù)統(tǒng)計(jì)Md=(0.1-0.12)D，取d=0.11D=10.12mm,根究國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，選用M10的標(biāo)準(zhǔn)六角螺MM栓。連桿螺栓一般用45Mn2、40Cr、35CrMoVA、18CrNiWA，螺母用35、45、40Cr、40MnB等。本連桿螺栓采用40Cr制造，螺母采40MnB制造。具有良好的抗拉強(qiáng)度和硬度。3.7