柴油机连杆设计及有限元分析摘要有较高的拉伸强度极限较高的硬度及较好的韧性加入少量铬不但能大幅度提高拉伸强度极限和硬度，还能增加钢在热处理时的稳定性钼加入钢中能使钢具有较大的强度极限屈服极限和很好的塑性。这种钢经过热处理后具有纤维断面,这对受冲击受交变载荷的连杆特别有用。为了保证连杆在结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，本设计采用精选优质中碳结构钢模锻，表面喷丸强化处理，提高强度。.连杆基本参数的确定根据设计要求确定柴油机的主要性能参数如表.所示。表.柴油机主要性能参数气缸排列方式直列四缸供油方式多点喷射排量.缸径行程曲柄半径.连杆长缸心距压缩比额定功率平均有效压力.增压度曲轴角速度.最大爆发压力活塞组质量.连杆的长短直接影响到柴油机的高度及侧压力的大小,较长的连杆能使惯性力增加,而同时在侧压力方面的改善却不明显。因此在柴油机设计时,当运动件不与有关零部件相碰时,都力求缩短连杆的长度。连杆长度即连杆大小头孔中心距与结构参数为曲柄半径有关。连杆长度越短，即越大，则可降低发动机高度，减轻运动件重量和整机重量，对高速化有利，但大，使二级往复惯性力及气缸侧压力增大，并增加曲轴平衡块与活塞气缸相碰的可能性。在现代高速内燃机中，连杆长度的下限大约是.，即.，上限大约是。连杆长度的确定必须与所设计的内燃机整体相适应，连杆设计完成后应进行零件之间的防碰撞校核，应校核当连杆在最大摆角位置上时是否与气缸套的下缘相碰，以及当活塞在下止点附近位置上时活塞下缘是否与平衡重相碰，它们之间的最小距离都不应小于毫米。在机体的设计中，已经根据要求设计出连杆长度为。.连杆小头的结构设计小头结构型式现代内燃机绝大多数采用浮式活塞销，也就是说，在运转过程中活塞的销座中和在连杆的小头中都是能够自由转动的。本连杆的小头的设计采用薄壁圆环形结构，为了耐磨，在小头孔内还压有耐磨衬套。优点是构形简单制造方便，材料能充分应用，受力时应力分布较均匀。连杆小头的构造如图所示。图连杆小头结构型式连杆衬套衬套与连杆小头孔为过盈配合，青铜衬套与活塞销的配合间隙大致在的范围内，在采用粉末冶金衬套时，由于衬套压入后，内径会缩小，因此配合间隙应适当放大，般大致在。在四冲程柴油机中，为减少小头轴承的冲击负荷，间隙应尽量取小些，以不发生咬合为原则。在小头上方开有集油孔或集油槽，靠曲轴箱中飞溅的油雾进行润滑。润滑油的均匀分布可通过衬套上开布油槽来达到。设计衬套宽度与连杆小头等宽，衬套的厚度般为，本设计取。小头结构尺寸小头结构尺寸主要是小头衬套内径和宽度小头外径小头孔直径和润滑方式。柴油机。根据柴油机设计手册图表国产典型中小功率高速柴油机连杆结构参数表得到以下数据.连杆杆身的结构设计杆身结构型式连杆杆身的截形十分重要,它应能在保证强度的前提下有尽量较轻的重量,此外,还要有利于该截面形状向大端小端的过渡,因此柴油机连杆杆身常采用工字形截面。连杆杆身采用工字形截面，其长轴位于连杆摆动平面，这种截面对材料利用得最为合理，这是由于连杆在摆动平面内上下两端的连接相当于铰支，而在垂直连杆摆动平面的方向，其上下两头的连接则相当于两端固定的压杆，故后者稳定性好，允许的失稳临界力大。若想使连杆在相同载荷作用下，这两个平面内的稳定性相同，则必须,据统计，这使连杆在垂直摆动平面内有较大的抗弯能力。连杆杆身截面的高般大约是截面宽度的倍，而大约等于为气缸直径。为了使杆身能与小头和大头圆滑过渡，杆身截面是由上向下逐渐增大的。杆身的最小截面积与活塞面积之比，对于钢制连杆来说大约是在的范围内。杆身结构尺寸根据柴油机设计手册图表国产典型中小功率高速柴油机连杆结构参数表得到以下数据杆身截面宽度约等于为气缸直径，取，截面高度，取。为使连杆从小头到大头传力比较均匀，在杆身到小头和大头的过渡处用足够大的圆角半径。.连杆大头的结构设计大头结构型式连杆大头的结构与尺寸基本上决定于曲柄销直径长度连杆轴瓦厚度和连杆螺栓直径。其中是根据曲轴强度刚度和轴承的承压能力，在曲轴设计中确定。为了结构紧凑，轴瓦厚度趋于减薄，因此，本处所谓设计大头设计，实际上是指确定连杆大头在摆动平面内些主要尺寸，连杆大头剖分形式，定位方式，及大头盖得结构设计。连杆大头与连杆盖得分开面大多垂直连杆轴线，称为平切口连杆。由于平切口连杆的大头具有较大的刚度，轴承孔受力变形小及制造费用低，般都采用这种结构。大头结构尺寸根据柴油机设计手册得到以下数据连杆大头与连杆盖的分开面采用平切口，大头凸台高度，取，取，为了提高连杆大头结构刚度和紧凑性，连杆螺栓孔间距离，取，般螺栓孔外侧壁厚不小于毫米，取毫米，螺栓头支承面到杆身或大头盖的过渡采用尽可能大的圆角。.连杆螺栓的设计根据气缸直径初选连杆螺纹直径，根据统计，取。.本章小结本章在设计连杆的过程中，是很重要环，先对连杆进行了运动分析受力分析，而后对连杆设计结构特点进行了简要地分析，并说明了连杆的工