4102柴油機活塞連桿組設計

4102柴油機活塞連桿組設計承諾書本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是在指導教師指導下嚴格按照學校和學院有關規(guī)定完成的；在畢業(yè)設計（論文）中引用他人的觀點和參考資料均已加以注釋和說明；畢業(yè)設計（論文）內容中沒有抄襲他人研究成果和偽造相關數據等行為；在畢業(yè)設計（論文）中，如有任何違規(guī)行為，由本人承擔一切責任；對學校關于查重的文件《關于做好2020屆畢業(yè)設計（論文）教學工作的通知》已認真閱讀，對查重結果的處理辦法、尤其對于文字復制比>50%需延期一學期答辯的處理結果已了解，對于本人的查重結果，無條件服從學校處理辦法。承諾人：日期：摘要：該設計將工廠已經生產的4102柴油發(fā)動機為原始數據，設計步驟具體如下，首先對發(fā)動機進行運動學和動力學分析，充分考慮曲柄連桿機構的工作過程以及狀態(tài)；然后再對活塞、連桿等主要部件進行了結構設計，并同時進行強度，剛度的驗算；最后，依次分析它們的工作條件和要求，依次進行選材，確定尺寸，檢驗尺寸，并利用內燃機學、力學、機械設計的知識，運用AutoCAD繪圖軟件繪制各個部件圖紙。關鍵詞：活塞；連桿；活塞銷；連桿螺栓；連桿瓦Designof4102dieselenginepistonrodgroupAbstract:Thedesigntakesthe4102dieselengineproducedbythefactoryastheoriginaldata,andthedesignstepsareasfollows.Firstly,thekinematicsanddynamicsanalysisoftheengineiscarriedout,andtheworkingprocessandstateofthecranklinkagemechanismarefullyconsidered.Thenthemainpartssuchaspiston,connectingrodandcrankaredesigned,andthestrengthandstiffnessarechecked.Finally,analyzetheirworkingconditionsandrequirementsinturn,selectmaterialsinturn,determinethesize,checkthesize,anduseinternalcombustionenginescience,mechanics,mechanicaldesignknowledge,usingAutoCADdrawingsoftwaretodrawdrawingsofeachcomponent.Keyword:Thepiston;Connectingrod;Thepistonpin;Connectingrodbolt;Connectingrod

目錄1緒論 緒論1.1選題的目的和意義汽車發(fā)動機由兩大機構(配氣機構、曲柄連桿機構)和五大系統(tǒng)(燃油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、起動系統(tǒng))組成[1]。隨著汽車行業(yè)的不斷進步對汽車各種性能要求也在不斷提高。最新研究表明，低噪聲發(fā)動機的設計已成為一個重要的研究方向，其中研究的重點是具有高平衡性的曲柄連桿機構。曲柄連桿機構是發(fā)動機的兩大機構之一，它的尺寸大小直接影響發(fā)動機的體積和重量，因此設計出重量輕而各方面性能又達到要求的曲柄連桿機構是一項重要的工作。曲柄連桿機構是發(fā)動機的主要機構和主要受力部件，因此它的設計非常重要，它的可靠性將直接影響發(fā)動機的工作。設計時若強度太大將造成材料浪費，強度不足將影響壽命。因此辯證設計很重要。本設計以4102柴油機曲柄連桿機構為例，通過尺寸確定，強度校核，材料選取使可以滿足工作的條件下降低成本，達到經濟可靠。1.2國內外的研究現狀曲柄連桿機構的國內外三大組成部分并沒有改變，即活塞組，連桿組和曲軸組。連桿機構的曲柄是發(fā)動機，其化學能轉換成機械能的能量轉換機制，并且活塞的往復運動傳遞到曲軸驅動的外圍設備運行?，F代設計理論中被通常采納的打算和發(fā)動機曲柄的發(fā)展和連桿機構首要有以下幾種：計算機輔助設計，多剛體動力學分析，有限元分析，計算機輔助工程熱力學，和優(yōu)化設計使用這些理論。對于新的發(fā)展趨勢，這是該材料表面的在未來的改善，如碳材料，和從表面上，如雙曲柄連桿機構的數量的發(fā)展，甚至多連桿機構。此外，運動精度的可靠性的曲柄連桿機構的可靠性研究的一個重要方面。本文主要設計的是活塞連桿組，因此主要介紹連桿、活塞的發(fā)展趨勢：1）連桿的發(fā)展：（1）在使用性能和連桿的制造成本方面，C-70鋼錘鍛造連桿，鍛造連桿正日益臨近，市場競爭將繼續(xù)加大對鐵基粉末。（2）熱壓連桿的生產成本是最低的，這還有待觀察性能的汽車制造商是否能接受它。毫無疑問，一旦熱壓連桿由汽車制造商認可，就會很快進入市場。（3）鋁基粉末鍛造連桿是目前的研發(fā)重點。必須好好研究，對發(fā)動機的性能影響重大。（4）從連桿，粉末冶金零件的開發(fā)和應用的發(fā)展進程密切相關的重量減少，目標從而提高一些性能，降低生產成本，以保護汽車產業(yè)你知道。因此，在汽車行業(yè)，有必要直接足夠的重視，粉末冶金零件的研發(fā)和生產。2）活塞的發(fā)展：為了滿足節(jié)能環(huán)保和發(fā)動機性能的要求,目前活塞研究的方向是保證其具，有高強度、耐磨、結構輕量化等特性。其中，對活塞結構優(yōu)化具有突破性進展的研究主要有：2006年,黃震等人分析了頂壁厚和活塞銷座長度對活塞應力和變形的影響，并以這兩個尺寸為優(yōu)化參數，得出了滿足優(yōu)化設計條件的輕量化模型；對于活塞結構優(yōu)化方面的研究，國內外學者從不同的角度，運用不同的軟件分析方法都得出了具有理論意義和實踐性的結論。但是將活塞優(yōu)化跟拓撲技術很好的結合在一起的經典實例很少，可以借鑒的實用經驗非常有限，所以要在試驗分析的基礎上，不斷的反復嘗試摸索，活塞結構的優(yōu)化一定會取得更大的進展。綜上所述，近年來行業(yè)的不斷發(fā)展，消化、吸收和自主發(fā)展的整體水平有了很大的改善通過引入技術。雖然中國的內燃機生產技術遠非世界先進水平，它甚至不能滿足的要求中國內燃機行業(yè)的技術發(fā)展。然而,隨著中國加入WTO，內燃機零部件行業(yè)將面臨更加激烈的市場競爭，將在新的發(fā)展和機遇。只有當我們充分了解的現狀和發(fā)展趨勢，國內外內燃機曲軸制造技術，及時改進和提高內燃機制造技術水平，生產世界一流的內燃機配件參與市場競爭的力量。1.3本文設計研究的主要內容對某廠4102柴油機曲柄連桿機構進行動力學和運動學分析，設計活塞連桿組零部件，并進行強度和剛度校核。具體任務如下：1)進行運動學和動力學分析曲柄連桿機制，分析了曲柄連桿機構的作用的各種力量，根據力和曲柄連桿機構的主要部件強度、剛度計算和檢查，以滿足設計要求；2）分析曲柄連桿機構的主要部件如活塞、曲軸、連桿，如工作條件和設計要求，選擇合理的材料，確定主要結構尺寸，和相應的尺寸檢驗，符合實際的要求加工零件；3)結合大學所學知識利用AutoCAD軟件繪制零件圖紙，系統(tǒng)反應零件信息。

2活塞組的設計2.1活塞的設計活塞組包括活塞、活塞銷和活塞環(huán)等在氣缸里作往復運動的零件，它們是活塞式發(fā)動機中工作條件最嚴酷的組件?；钊M件與氣缸一起保證發(fā)動機工質的可靠密封，否則活塞式發(fā)動機就不能正常的運轉[2]?；钊M需要設計的零件主要有活塞、活塞銷和活塞環(huán)，這些零件將直接影響發(fā)動機的正常運轉。2.1.1活塞的工作條件和設計要求1.活塞的機械負荷在發(fā)動機運行期間，在活塞上的機械負載包括周期性地改變氣體壓力，往復運動的慣性力和所產生的橫向力。在機械載荷的作用下，各種應力被施加到活塞的各個部分：在活塞的頂部動態(tài)彎曲應力；活塞銷軸承受到拉伸壓縮和彎曲應力；該環(huán)受到彎曲和剪切應力。另外，在環(huán)槽和裙部更大的磨損。為了適應于機械負載時，活塞的設計需要一個適當的壁厚和一個合理的形狀，即，是在確保足夠的強度和剛度的前提下，結構應盡可能地簡單，越輕越好，并在過渡變化應當平滑以減小應力集中。2.活塞的熱負荷當活塞在氣缸中被致動，所述活塞的上表面被展現到一個偶然的熱氣體，它可以達到的氣體的最高溫度。因此，在活塞頂的溫度也將是非常高的?；钊臏囟炔粌H高，溫度分布是不均勻的，有這些點，這會導致的熱應力之間的大的溫度梯度。發(fā)揮裂化發(fā)生在活塞的上表面是這些熱應力起緊要作用。3.磨損強烈橫向力也對比大，這是由發(fā)動機操縱時刻形成的。與此同時，高速在汽缸中活塞的往還將引起所述活塞和所述表面的氣缸組之間的強磨損。對于潤滑條件差這里，損耗的狀況是重大的進一步惡化。4.活塞組的設計要求（1）采用具有優(yōu)良的熱強度，耐磨損性，比重小，熱膨脹系數小，導熱性好，良好的摩擦縮小，和可制造性的材料；（2）有一個合理的形狀和壁厚。使散熱好，強度和剛度知足，減輕了重量盡可能，避免應力集中；（3）確保燃燒室具有良好的氣密性，較少的竄氣和竄油，在不增加活塞組的摩擦損失；（4）在活塞和氣缸套之間的最佳合作可以不同的工作條件下保持；（5）降低由從氣體活塞吸收的熱，并且所吸收的熱能夠平穩(wěn)地消退；（6）在低油耗的情況下，確保足夠有在滑動表面上的潤滑油。2.1.2活塞的材料根據上面的工作條件，材料的要求如下：（1）熱強度高。（2）導熱性好，吸熱性差。（3）膨脹系數小。（4）比重小。（5）要耐摩擦耐腐蝕。（6）工藝性好，低廉。在機器內部，灰鑄鐵已被廣泛地用作耐磨損性，耐腐蝕，膨脹系數小，熱強度，成本低，和良好的制造能力的活塞。但在近數十年來，隨著發(fā)動機速度增加，并且不斷加強的工作過程，灰鑄鐵活塞逐漸由活塞輕合金基于鋁消除，因為它們的比重和導熱性差的基本弱點。鋁合金與灰鑄鐵的優(yōu)壞處相反，鋁合金比重較小，約占灰鑄鐵的三分之一，構造重量僅占鑄鐵活塞的50%~70%，所以其慣性較小，對高速發(fā)動機具有重要意義，鋁合金的另一個突出優(yōu)點是導熱性能好，其導熱系數約為鑄鐵的3~4倍，使活塞溫度顯著降低，對于汽油發(fā)動機來說，鋁活塞的使用也為提高壓縮比和發(fā)動機性能創(chuàng)造了重要條件。還有就是共晶鋁硅合金材料現在用的也比較多，因為它制造活塞方便，可鍛可鑄。通過上面的分析，活塞用鋁硅合金材料。2.1.3活塞的主要尺寸1.活塞高度H活塞高度取決于下列因素：（1）對柴油機高度尺寸的要求（2）轉速n（3）燃燒室形狀與尺寸（4）活塞裙部承壓面積（2-1）2.壓縮高度H1壓縮高度的確定原則是在滿足要求的前提下盡量降低。（2-2）3.頂岸高度(即第一道活塞環(huán)槽到活塞頂的距離）高速柴油機鋁活塞一般為。（2-3）4.活塞環(huán)的數目及排列活塞的活塞環(huán)有四個，前面有三個氣環(huán)，后面一個油環(huán)。5.環(huán)槽尺寸環(huán)岸的設計和環(huán)槽，在活塞和活塞環(huán)通常起到減少石油的消耗，防止在活塞軸粘附和活塞環(huán)的異常磨損，以及空氣環(huán)槽的垂直下表面，有必要確保下側，并且氣缸。油提升圓筒接觸的可能性會降低。環(huán)槽的軸向高度等于活塞環(huán)的軸向高度：氣環(huán)油環(huán)環(huán)槽底徑取決于活塞環(huán)的背面間隙，按下式估算：氣環(huán)槽油環(huán)槽（2-4）對于鋁活塞k=0.0066.環(huán)岸高度第一個環(huán)岸溫度是最高的，氣體壓力也是最大的，所以第一個環(huán)岸大點。（2-5）7.活塞頂厚度（2-6）8.裙部長度（2-7）9.裙部壁厚（2-8）10.活塞銷直徑和銷座間隔高速機，應在之間，普通銷座應在之間。（2-9）通過以上分析，得出活塞的主要尺寸如下：

表2.1活塞的幾何尺寸項目尺寸(單位：mm)總高度H122壓縮高度H172活塞中心線以下的裙部高度H250裙部高度H377頂板厚度e7火力岸高度h18第一道環(huán)岸高度c14第二道環(huán)岸高度c2第三道環(huán)岸高度c344活塞銷直徑d137銷座間距B42第一道氣環(huán)高度b13第二道氣環(huán)高度b23第三道氣環(huán)高度b33油環(huán)高度b46活塞直徑D102

2.1.4活塞強度計算1.活塞頂機械應力（2-10）滿足要求。2.第一環(huán)岸彎曲應力（2-11）剪切應力（2-12）總應力(2-13)滿足要求。3.裙部比壓(2-14)。4.銷座比壓（2-15）滿足要求。2.2活塞頭部的設計2.2.1設計要點活塞頭部包括活塞頂和環(huán)帶部分，它就是要把氣壓力傳遞到下面機構，設計重點下面：（1）所述環(huán)的槽，用于提供不可避免地影響到活塞環(huán)的正常運轉，并確保有足夠的機械強度和剛性，以避免開裂或過度變形的過度變形請。（2），以防止過度的熱變形和熱應力，而沒有過度的溫度，檢查溫度差小，使得具有良好條件以活塞環(huán)的正常操作中，熱疲勞的上部裂化避免。（3）所述一個單元的總壓縮高度縮短它，變得緊湊越好，發(fā)動機的整體高度可以在一個單元短，可以顯著降低活塞的重量。這將直接影響頭部的大小。2.活塞頂形狀根據設計要求，設計為半開式燃燒室。2.2.2活塞頭部截面形狀頭部被設計為“熱流動型”具有良好導熱性，也就是，根據該活塞的熱流路，一個大圓弧過渡用于增加從所述頭部傳熱橫截面到裙部，從而從所述頭部的熱量的溫度流動到活塞頭迅速變化而迅速下降。較低的溫度也有助于消除應力集中，從而可以提高活塞的承載能力。2.3活塞的銷座設計活塞銷件將被用來傳遞功率，以支持活塞。針片，你必須有足夠的強度和硬度適中。其結果是，銷件需要適應活塞銷的變形，以避免所述銷件，其需要引起疲勞斷裂的應力集中。同時，它必須具有足夠的壓力表面和高耐磨性。這種類型的柴油發(fā)動機的使用正常引腳，并且引腳軸承潤滑已經通過油孔潤滑。2.4活塞的裙部設計2.4.1裙部橢圓設計確?；钊乖诨钊^的下部活塞環(huán)的槽的底部。當活塞的缸體旋轉時，這取決于引導件和擺動連桿的裙部的承受壓力。因此，裙部的設計要求，該活塞通過孔引導，該軸承是足夠現實，是該潤滑膜是厚。如果間隙過大，噪聲產生，因為損壞的敲不加快。如果間隙過小，活塞會受到傷害。發(fā)動機活塞運行時，裙部的變形進行了分析。首先，在活塞上的側向力。裙部用于容納所述橫向力的表面常常是兩者之間的彎曲針孔。以這種方式，所述裙部具有轉移的傾向，并且其大小將成為活塞銷座的方向上變大。然后，爆破壓力和慣性力的組合效應被施加到活塞，其被布置在所述活塞銷座的頂部。內彎曲變形的范圍內，整個活塞增加了銷座方向的尺寸。類似地，銷部由于溫度的增加變得比其它部分厚，并且熱膨脹是比較嚴重的。其結果是，這三種情況下被組合，在銷保持器的操作過程中的方向上的活塞是細長的，裙部的形狀為“橢圓形”，而每個端部氣缸的方向的長軸。它成為了無間隙毛茸茸的。在這些因素的影響，這主要是因為變形極大地熱膨脹影響，而機械變形的影響通常并不嚴重。因此，為了避免起毛，大的間隙必須流出活塞裙和預氣缸之間。當然，差距不宜過大，否則會出現爆震。更合理的方式來解決這個問題，應盡量減小從活塞頭部與裙部，以盡量減少在裙部擴張的熱流;活塞裙部的形狀應適合于在活塞上的溫度分布，所述側壁的厚度等活塞裙的橫截面被設計成對應于所述裙部的變形。在此設計中，裙部的橢圓形的橫截面，其長軸垂直于所述活塞銷的中心線上，短軸將平行于所述銷的軸線。一種常用橢圓，它根據下面的方程被設計。（2-16）式中為橢圓長短軸，橢圓度，取圖2-1活塞側表面形狀是這樣的，頭部正圓錐，裙部橢圓錐。2.4.2銷孔的位置活塞銷與活塞裙軸線不相交，而是向承受膨脹側壓力的一面（稱為主推力面，相對的一面稱為次推力面）偏移了，這是因為，如果所述活塞銷的中心被布置，即，該軸的活塞，其中所述銷相交，當活塞經過上止點和側壓力的作用方向的變化，所述軸線該活塞突然從推力表面的一側掃掠。當主推力面靠近筒壁的另一側，它“拍打”與氣缸，引起噪音和損壞活塞的耐久性。如果活塞銷被設定偏心，瞬時過渡可以改變?yōu)橐粋€分布式過渡，以及過渡時間可以是當達到最大燃燒壓力，從而改善發(fā)動機的平穩(wěn)運行比早期。2.5活塞銷的設計2.5.1活塞銷的結構和尺寸活塞銷啊中間沒有東西的空心，外形是圓柱，這樣可以減輕重量，合理使用材料，尺寸如下：外徑（2-17）內徑（2-18）長度（2-19）2.5.2活塞銷的材料活塞銷使用什么材料呢，用低碳合金鋼，為了提高它的性能，進行滲碳處理。因為它對活塞的運動很重要，所以加工及其嚴格，提高精度，因為在高溫下工作，所以熱穩(wěn)定性也要高點。2.5.3活塞銷的強度校核（1）彎曲變形（2-20）滿足要求。（2）橢圓變形（2-21）滿足要求。（3）縱向彎曲應力（2-22）（4）橫向彎曲應力（2-23）（5）總應力（2-24）滿足要求。2.5.4活塞銷的強化工藝為了提高活塞銷的疲勞強度，充分發(fā)揮材料的強度潛力，下面的加固措施可以采用：（1）活塞銷的加工方法是冷擠壓成形，這樣強度可提高25%以上。（2）活塞銷雙面滲碳或氰化。（3）提高光潔度、表面精度，外圓表面光潔度不應低于。2.6活塞環(huán)的設計2.6.1活塞環(huán)的設計要求（1）具有足夠的強度。（2）密封性能好。（3）強大的刮油能力，除了定影油的環(huán)結構，還需要為了能夠控制發(fā)動機機油的作用氣體環(huán)。（4）是耐磨損，特別是提高抗融合磨損（拉伸氣缸）的能力。（5）良好的運行性能和抗結塊性能。（6）降低環(huán)的高度，減少環(huán)的數目，并減少摩擦損失。（7）環(huán)槽的適當間隙，以減少所述環(huán)的上環(huán)形槽的影響。（8）熱穩(wěn)定性好，即，環(huán)的彈性和形狀可以在高溫下得到保證。（9）成本低，工藝性好。2.6.2活塞環(huán)形狀及主要尺寸該發(fā)動機采用4個活塞環(huán)，所述第一，第二和第三環(huán)是氣體環(huán)和第四環(huán)是油環(huán)。第一活塞環(huán)是矩形環(huán)具有鍍鉻表面，結構簡單，易于制造。第二和第三活塞環(huán)是直的正扭曲環(huán)，其通過開槽或倒角矩形環(huán)的內圓的上部形成。第四是開槽油環(huán)，該材料是合金鑄鐵，并且制造成本低?；钊h(huán)的主要尺寸為環(huán)的高度、環(huán)的徑向厚度，環(huán)自由開口尺寸。氣環(huán)油環(huán)2.6.3活塞環(huán)的強度計算（1）平均徑向壓力（2-25）為合金鑄鐵彈性模量，取對于那個密封氣環(huán)一般為，對于密封油環(huán)應小于，所以平均徑向壓力滿足要求。（2）工作應力最大工作應力（2-26）當活塞環(huán)正常工作時，它的許用工作應力為，因此計算滿足要求。（3）套裝應力當活塞環(huán)被放在活塞上，切割必須拉比在自由狀態(tài)下的間隙大。對于均壓環(huán)，在切口的最大設定壓力相對的切口是：（2-27）因為該組環(huán)的在正常溫度下進行的，應力的時間很短，所以該組應力的容許值比工作應力的容許值大，即許用套裝應力約為，所以滿足要求。2.7本章小結在活塞的設計過程中，活塞，活塞銷，該活塞銷座和活塞環(huán)的主要結構參數進行了測定，工作條件進行了分析，設計要求進行了總結，選擇了適當的材料，并相關的強度分別進行檢查與剛度，使其滿足實際要求。活塞組的設計是重中之重，因為它要把力傳到連桿，進而傳到曲軸，驅動汽車及機器運動，活塞的精度和設計所以很重要。

3連桿組的設計3.1連桿的工作情況、設計要求和材料選用3.1.1工作情況連桿的小頭活塞與銷軸連接做上下往復運動，大頭與曲柄銷連接做旋轉運動，因此連桿的運動是復雜的運動。3.1.2設計要求（1）結構不僅要簡單而且要難用。（2）減少連桿重量，降低慣性力，但要保證強度和剛度。（3）滿足工作條件的前提下要盡量短。（4）連接螺栓要可靠。（5）易于制造，成本低。3.1.3材料的選擇選用45碳結構鋼，零件表面噴丸處理。3.2連桿長度的確定通過經驗可知，在保證連桿不與其他零件碰撞的前提下，連桿越短越好。連桿長度與結構參數（R為曲柄半徑）有關，此次設計選取。（3-1）3.3連桿小頭的設計1.連桿襯套內徑（3-2）2.襯套厚度（3-3）小頭內徑（3-4）4.小頭寬度（3-5）5.小頭外徑（3-6）3.4連桿桿身的設計連桿桿身采用工字形截面。1.桿身截面高度（3-7）2.桿身截面寬度（3-8）桿身截面中間寬度（3-9）為了應力不集中，連桿從大頭到小頭過度處要采用圓角3.5連桿大頭的設計本次大頭采用斜切口大頭的結構形式，切口角大頭孔直徑（3-10）大頭寬度（3-11）連桿軸瓦厚度連桿螺栓直徑（3-12）連桿螺栓孔中心距（3-13）大頭高度取0.21（3-14）取0.50（3-15）定位方式采用鋸齒定位，齒形角為，齒距為。3.6連桿強度計算3.6.1連桿小頭計算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襯套溫度過盈量（3-16）式中為連桿材料線膨脹系數，對于鋼為襯套材料線膨脹系數，對于青銅由總過盈量產生的徑向均布壓力（3-17）式中為連桿材料的彈性模量，對于鋼為襯套材料的彈性模量，對于青銅為泊桑比，小頭外表面由引起的應力（3-18）由慣性力拉伸引起的小頭應力活塞組的最大慣性力（3-19）式中為活塞組重量為角速度固定角（3-20）小頭平均半徑（3-21）小頭中心截面（）上的彎矩（3-22）小頭中心截面（）上的法向力（3-23）小頭固定截面（）上的彎矩（3-24）查表可知小頭固定截面（）上的法向力（3-25）小頭壁厚（3-26）小頭截面（3-27）襯套截面積（3-28）系數（3-29）小頭受拉時固定截面處外表面應力（3-30）由最大壓縮力引起的應力小頭承受的最大壓縮力（3-31）輔助參數查表可得小頭受壓時中央截面上的彎矩和法向力（3-32）小頭固定截面處（）的值查表得小頭受壓時固定截面處（）的彎矩和法向力（3-33）（3-34）小頭受壓時固定截面處外表面應力（3-35）小頭安全系數材料的機械性能查表可得45鋼角系數（3-36）在固定角截面的外表面處應力幅平均應力小頭安全系數（3-37）小頭安全系數應不小于1.5，所以滿足要求小頭橫向直徑減小量小頭平均直徑小頭截面的慣性矩（3-38）橫向直徑減小量（3-39）為保證活塞銷和連桿襯套不致咬死，應使，實際計算結果，所以滿足要求3.6.2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（3-40）（3-41）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。桿身中間截面處的應力和安全系數由最大拉伸力引起的拉伸應力（3-42）式中為桿身中間截面積，計算約為：（3-43）桿身中間截面的慣性矩（3-44）（3-45）由最大壓縮力引起的合成應力（3-46）（3-47）式中為系數，對于各種鋼材（3-48）桿身中間截面在擺動平面內的應力幅和平均應力（3-49）在垂直于擺動平面內的應力幅和平均應力（3-50）在擺動平面和垂直于擺動平面內的安全系數（3-51）安全系數滿足要求。3.6.3連桿大頭計算大頭蓋所受慣性力（3-52）根據大頭蓋截面圖（圖1）計算重心坐標（3-53）大頭蓋截面的慣性矩（3-54）大頭蓋計算截面的抗彎斷面模數（3-55）軸瓦計算截面的慣性矩（3-56）大頭蓋中央截面上的應力（3-57）大頭蓋橫向直徑減小值（3-58）經軸承選擇，值小于軸承間隙的一半，所以滿足要求。3.7連桿螺栓設計3.7.1連桿螺栓的結構尺寸和材料選擇根據氣缸直徑初選連桿螺紋直徑根據選擇螺栓，螺母，墊片標準件如下：螺栓GB/T5782M14x80螺母GB/T6170M14墊片GB/T84814螺栓與螺母材料均采用40。3.7.2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（3-59）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，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；二是保證發(fā)動機工作時，連桿大頭與大頭蓋之間的結合面不致因慣性力而分開所必須具有的預緊力[6]。（3-60）材料屈服強度校核確定后，校核螺栓材料是否屈服，應滿足：式中為螺栓最小截面積，經計算為材料的屈服極限，一般為安全系數，一般為于是經計算得，所以滿足要求。3.8連桿瓦的設計發(fā)動機的連桿瓦其實就是一種軸瓦，通過使用位置的不同分為連桿大頭軸瓦和連桿小頭軸瓦，其材料為高精度耐磨鋼。與活塞通過活塞銷連接，使用在連桿小頭的軸瓦稱為連桿小頭軸瓦。連桿大頭孔與曲軸連接處使用的軸瓦稱為連桿大頭軸瓦。發(fā)動機曲軸使用的是滑動摩擦結構，曲軸與軸瓦之間是直接摩擦滑動旋轉。大小軸瓦與之相配合零件接觸的關鍵接觸面由一種耐磨材料組成，這種材料涂抹在接觸面上，這種材料不是什么高硬度的材料，而是一種用指甲輕輕一劃就有劃痕的特殊材料，就是由于這種材料特性，才能保證軸瓦與連接的零件100%接觸，傳遞動力，才能保證發(fā)動機在工作是不顫抖。連桿小頭軸瓦為整體式，通過使用在連桿小頭孔內壁與活塞銷進行滑動連接。連桿大頭軸瓦分為上下兩片軸瓦，通過180°對開進行連接。軸瓦的設計尺寸通過參考曲軸曲柄銷直徑和連桿大頭內徑、活塞銷直徑和連桿小頭直徑進行設計。3.9本章小結結合連桿的中間作用環(huán)節(jié)和環(huán)境，設計要求等，分別設計了大頭、小頭、桿身等的參數，還設計了連桿瓦，確定了要用什么材料制造，驗算了它的強度，中間環(huán)節(jié)不能出問題，最后選擇了最重要的連接螺栓。

4結論通過全文的設計，得出以下結論：全文通過以4102柴油機技術參數為例，運用運動學、動力學、機械等相關知識，合理的設計了發(fā)動機活塞連桿組等的主要零件和部件，如活塞、活塞銷座、活塞裙、活塞銷、活塞環(huán)、連桿、連桿螺栓、連桿瓦等以及相關配合零件的設計，確定零件材料，并通過校核設計合理并繪制了主要零部件圖紙。

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