講稿(內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì))05

1、內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)講稿第五章連桿組第1頁共19頁第五章第五章連桿組連桿組第一節(jié)連桿組的工作情況連桿組由連桿體、大頭蓋、連桿軸瓦及連桿螺栓等組成。連桿的運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜：小頭部分隨活塞組作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。連桿工作時(shí)受到兩種載荷：一是燃?xì)庾饔昧颓B桿機(jī)構(gòu)中往復(fù)慣性力所引起的縱向載荷；一是連桿桿身復(fù)合運(yùn)動(dòng)所引起的橫向載荷。上述兩種載荷的大小和方向都是變化的。此連桿組裝配時(shí)還造成靜載荷，在小頭是因壓入襯套而引起，在大頭是由于擰緊連桿螺栓所引起。由動(dòng)力

2、學(xué)分析可知，沿連桿中心線的縱向載荷F為：（N）?cosjgppF??式中Pg——燃?xì)庾饔昧?，單位N；Pj——活塞連桿的往復(fù)慣性力，單位為Ｎ；β——連桿擺角，單位為度。在四沖程內(nèi)燃機(jī)中，力F使連桿桿身承受拉壓疲勞載荷。當(dāng)F為正時(shí)，桿身受壓，由于連桿為細(xì)長(zhǎng)桿件，在擺動(dòng)平面和與其垂直的平面內(nèi)，F(xiàn)力還使連桿產(chǎn)生縱向彎曲，造成軸承不均勻磨損。當(dāng)F為負(fù)值時(shí)桿身受拉。為了在負(fù)值最大時(shí)，不致使連桿體與大頭蓋的接合互相分離，連桿螺栓必須在裝配時(shí)給予足夠的

3、擰緊力。對(duì)于二沖程式內(nèi)燃機(jī)的連桿，在整個(gè)循環(huán)中自始至終都受壓。橫向載荷為桿身擺動(dòng)所產(chǎn)生的附加彎矩此附加彎矩為桿身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與連桿擺動(dòng)的角加速度的乘積。作用在連桿上的縱向載荷比橫向載荷的值要大得多。根據(jù)上述分析，連桿在設(shè)計(jì)時(shí)必須首先有足夠的疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度。若疲勞強(qiáng)度不足，往往會(huì)造成連桿桿身或連桿螺栓斷裂，進(jìn)而產(chǎn)生整機(jī)破壞的重大事故。若剛度不足，就會(huì)造成桿身彎曲變形及連桿大頭的失圓變形，這將導(dǎo)致活塞、氣缸、軸承及曲柄銷的偏磨，加大了連桿

4、螺栓的附加彎矩。另一方面，連桿是運(yùn)動(dòng)件，必須盡可能地減小它的重量。因此，連桿設(shè)計(jì)必須從選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造工藝等方面來綜合考慮，采取措施。內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)講稿第五章連桿組第3頁共19頁連桿和主副連桿只在某些坦克內(nèi)燃機(jī)上才被采用。第三節(jié)、連桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、連桿小頭一、連桿小頭連桿小頭與活塞銷連接，承受巨大的燃?xì)庾饔昧?。連桿小頭位于活塞內(nèi)腔，其特點(diǎn)是：尺寸小，軸承比壓高，溫度較高（一般為100~120C）。軸承表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度低，且屬擺動(dòng)，這不利

5、于形成油楔或承載油膜。連桿小頭的結(jié)構(gòu)形式取決于活塞銷的尺寸及其固定方式，一般情況下，浮式活塞銷使用最廣泛。連桿小頭多為薄壁圓環(huán)形結(jié)構(gòu)（圖53），形狀簡(jiǎn)單，重量輕，受力后應(yīng)力分布比較均勻。圖53連桿小頭形狀在增壓柴油機(jī)上，由于燃?xì)庾饔昧Ρ韧鶑?fù)運(yùn)動(dòng)慣性力要大得多，作用于在小頭上、下兩面的載荷差別較大，為增大小頭下表面的支承面積，將小頭作成梯形（圖53b）或階梯形。在有的強(qiáng)化柴油機(jī)上，將連桿小頭頂部的厚度作得大于兩側(cè)的厚度，以利于增大小頭的整

6、體剛度。在二沖程內(nèi)燃機(jī)上，由于小頭單向受力，小頭頂部的壁厚可以適當(dāng)減小，以利減輕連相重量。連桿小頭在燃?xì)鈮毫屯鶑?fù)慣性力的作用下往往會(huì)產(chǎn)生橫向和縱向的變形，其應(yīng)力分布也很復(fù)雜（圖54）。由圖可見，其應(yīng)力峰值發(fā)生在AA，BB，CC截面處。連桿小頭與桿身過渡處的形狀與尺寸對(duì)小頭的強(qiáng)度與剛度有很大的影響。由圖55可見，當(dāng)連桿小頭與桿身之間采用單圓弧過渡時(shí)，其過渡處的應(yīng)力峰值高，而當(dāng)采用雙圓弧過渡時(shí)，應(yīng)力峰值就低得多。除此之外，小頭襯套與活塞銷