1、先保证连杆具有在足够的疲劳强度和结构钢度。如果强度不足，就会发生连杆螺栓大头盖或杆身的断裂，造成严重事故，同样，如果连杆组刚度不足，也会对曲柄连杆机构的工作带来不好的影响。所以设计连杆的个主要要求是在尽可能轻巧的结构下保证足够的刚度和强度。为此，必须选用高强度的材料合理的结构形状和尺寸。材料的选择为了保证连杆在结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，采用精选含碳量的优质中碳结构钢模锻，表面喷丸强化处理，提高强度。连杆长度的确定设计连杆时首先要确定连杆大小头孔间的距离，即连杆长度它通常是用连杆比来说明的，通常.，取则。连杆小头的结构设计与强度刚度计算连杆小头的结构设计连杆小头主要结构尺寸如图.所示，小头衬套内径和小头宽度已在活塞组设计中确定。为了改善磨损，小头孔中以定过盈量压入耐磨衬套，衬套大多用耐磨锡青铜铸造，这种衬套的厚度般为，取，则小头。

2、，采用全支撑半平衡结构，即四个曲拐，每个曲拐的两端都有个主轴颈，如图.所示图.曲轴的结构型式曲轴的材料在结构设计和加工工艺正确合理的条件下，主要是材料强度决定着曲轴的体积重量和寿命，作为曲轴的材料，除了应具有优良的机械性能以外，还要求高度的耐磨性耐疲劳性和冲击韧性。同时也要使曲轴的加工容易和造价低廉。在保证曲轴有足够强度的前提下，尽可能采用般材料。以铸代锻，以铁代钢。高强度球墨铸铁的出现为铸造曲轴的广泛采用提供了前提。球墨铸铁就其机械性能和使用性能而言，比其它多种铸铁都要好。球墨铸铁曲轴可以铸成复杂的合理的结构形状，使其应力分布均匀，金属材料更有效地利用，加上球铁材料对断面缺口的敏感性小，使得球铁曲轴的实际弯曲疲劳强度与正火中碳钢相近。该发动机曲轴采用球墨铸铁铸造而成。.曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计曲柄销的直径和长度在考虑曲轴轴颈。

3、力活塞环往活塞上套装时，要把切口扳得比自由状态的间隙还大，对于均压环，此时的正对切口处的最大套装弯曲应力为.式中与套装方法有关的系数，根据套装方法的不同，其值为，般取，则因环的套装时在常温下进行的，承受的应力时间甚短，所以套装应力的许用值大于工作应力的许用值，所以校核合格。.本章小结在活塞的设计过程中，分别确定了活塞活塞销活塞销座和活塞环的主要的结构参数，分析了其工作条件，总结了设计要求，选择合适的材料，并分别进行了相关的强度和刚度校核，使其符合实际要求。第章连杆组的设计.连杆的设计连杆的工作情况设计要求和材料选用工作情况连杆小头与活塞销相连接，与活塞起做往复运动，连杆大头与曲柄销相连和曲轴起做旋转运动。因此，连杆体除有上下运动外，还左右摆动，做复杂的平面运动。设计要求连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，因此，在设计时应首。

4、力，再加上曲轴形状复杂，结构变化急剧，产生的严重的应力集中。特别在曲柄至轴颈的圆角过渡区润滑油孔附近以及加工粗糙的部位应力集中现象尤为突出。所以在设计曲轴时，要使它具有足够的疲劳强度，尽量减小应力集中现象，克服薄弱环节，保证曲轴可靠工作。如果曲轴弯曲刚度不足，就会大大恶化活塞连杆的工作条件，影响它们的工作可靠性和耐磨性，曲轴扭转刚度不足则可能在工作转速范围内产生强烈的扭转振动，所以设计曲轴时，应保证它有尽可能高的弯曲刚度和扭转刚度。此外，曲轴主轴颈与曲柄销时再高比压下进行高速转动的，因而还会产生强烈的磨损。所以设计曲轴时，要使其各摩擦表面耐磨，各轴颈应具有足够的承压面积同时给予尽可能好的工作条件。曲轴的结构型式曲轴的设计从总体结构上选择整体式，它具有工作可靠质量轻的特点，而且刚度和强度较高，加工表面也比较少。为了提高曲轴的弯曲刚度和强度。

5、力偶却还是作用在曲袖上了，曲轴这两个对称力偶的作用下可能发生弯曲变形。并容易形成楔形润滑油膜。第二道活塞环为鼻形环，材料为铸铁，鼻形环可防止泵油现象，活塞向上运动时润滑效果好。第三道是油环，是钢带组成环，重量轻，比压高，刮油能力强。活塞环的主要尺寸为环的高度环的径向厚度。气环，油环，取。活塞环的径向厚度，般推荐值为当缸径为时取。活塞环强度校核活塞环在工作时，因剪应力和轴向力影响较小，所以只计算弯矩。活塞环的平均半径与径向厚度之比般都大于，所以可按直杆弯曲正应力公式计算。工作状态下的弯曲应力活塞断面的最大弯矩为.由此可得最大弯曲应力为.对于断面均压环其开口间隙与活塞环平均接触压力之间有如下关系.将式.带入.并整理得.式中材料的弹性模量，对合金铸铁活塞环的开口间隙取为气缸直径，活塞环径向厚度，则活塞环工作时的许用弯曲应力为，则校核合格。套装。

6、孔直径，小头外径，取。连杆小头的强度校核以过盈压入连杆小头的衬套，使小头断面承受拉伸压力。若衬套材料的膨胀系数比连杆材料的大，则随工作时温度升高，过盈增大，小头断面中的应力也增大。此外，连杆小头在工作中还承受活塞组惯性力的拉伸和扣除惯性力后气压力的压缩，可见工作载荷具有交变性。上述载荷的联合作用可能使连杆小头及其杆身过渡处产生疲劳破坏，故必须进行疲劳强度计算。图.连杆小头主要结果尺寸衬套过盈配合的预紧力及温度升高引起的应力计算时把连杆小头和衬套当作两个过盈配合的圆筒，则在两零件的配合表面，由于压入过盈及受热膨胀，小头所受的径向压力为.式中衬套压入时的过盈，般青铜衬套，取，其中工作后小头温升,约连杆材料的线膨胀系数，对于钢衬套材料的线膨胀系数，对于青铜连杆材料与衬套材料的伯桑系数，可取连杆材料的弹性模数，钢衬套材料的弹性模数，青铜计算小头。

7、的粗细时，首先是确定曲柄销的直径。在现代发动机设计中，般趋向于采用较大的值，以降低曲柄销比压，提高连杆轴承工作的可靠性，提高曲轴的刚度。但是，曲柄销加粗伴随着连杆大头加大，使不平衡旋转质量的离心力增大，随曲轴及轴承的工作带来不利，对于汽油机为气缸直径，已知.，则，曲柄销直径取为。曲柄销的长度是在选定的基础上考虑的。从增加曲轴的刚性和保证轴承的工作能力出发，应使控制在定范围内，同时注意曲拐各部分尺寸协调，根据统计，取.。轴颈的尺寸，最后可以根据承压面的投影面积与活塞投影面积之比来校核，此比值据统计在范围内，而且汽油机偏下限。那么由，则长度取值合适。主轴颈的直径和长度为了最大限度地增加曲轴的刚度，适当地加粗主轴颈，这样可以增加曲轴轴颈的重叠度，从而提高曲轴刚度，其次，加粗主轴颈后可以相对缩短其长度，从而给加厚曲柄提高其强度提供可能。从曲轴各。

8、般取，取为.，活塞顶与侧壁之间应该采用较大的过渡圆角，般取，取.为为了减少积炭和受热，活塞顶表面应光洁，在个别情况下甚至抛光。复杂形状的活塞顶要特别注意避免尖角，所有尖角均应仔细修圆，以免在高温下熔化。环带断面为了保证高热负荷活塞的环带有足够的壁厚使导热良好，不让热量过多地集中在最高环，其平均值为。正确设计环槽断面和选择环与环槽的配合间隙，对于环和环槽工作的可靠性与耐久性十分重要。槽底圆角般为。活塞环岸锐边必须有适当的倒角，否则当岸部与缸壁压紧出现毛刺时，就可能把活塞环卡住，成为严重漏气和过热的原因，但倒角过大又使活塞环漏气增加。般该倒角为。环岸和环槽环岸和环槽的设计应保持活塞活塞环正常工作，降低机油消耗量，防止活塞环粘着卡死和异常磨损，气环槽下平面应与活塞轴线垂直，以保证环工作时下边与缸桶接触，减小向上窜机油的可能性。活塞环侧隙在不产。

9、分尺寸协调的观点，建议取，取.。由于主轴承的负荷比连杆轴承轻，主轴颈的长度般比曲柄销的长度短，这样可满足增强刚性及保证良好润滑的要求。据统计，取。曲柄曲柄应选择适当的厚度宽度，以使曲轴有足够的刚度和强度。为提高曲柄的抗弯能力，适当增加曲柄的厚度，曲柄的形状采用椭圆形，为了能最大限度地减轻曲轴的重量，并减小曲柄相对于主轴颈中心的不平衡旋转质量，将曲柄上肩部多余的金属削去。根据统计，曲柄的宽度，取，厚度，取。曲柄臂以凸肩接主轴颈和曲柄销。凸肩的厚度根据曲轴加工工艺决定。全加工曲轴的只有.，取。曲柄销和主轴颈至曲柄臂凸肩的过渡圆角对应力集中程度影响最大，加大圆角半径可使圆角应力峰值降低，故宜取大，至少不能小于.或.，取。平衡重对四拐曲轴来说，作用在第拐和第拐上的离心惯性力互成力偶。这两个力偶大小相等方向相反，所以从整体上讲是平衡的，但是这两个。

10、时也不致因销座处材料分布不均引起变形，影响油环工作。综上所述，可以决定活塞的压缩高度。对于汽油机，所以。则。活塞顶和环带断面活塞顶活塞顶的形状主要取决于燃烧室的选择和设计。仅从活塞设计角度，为了减轻活塞组的热负荷和应力集中，希望采用受热面积最小加工最简单的活塞顶形状，即平顶。大多数汽油机正是采用平顶活塞，由于.发动机为高压缩比，因而采用近似于平顶的活塞。实际统计数据表明，活塞顶部最小厚度，汽油机为，即。活塞顶接受的热量，主要通过活塞环传出。专门的实验表明，对无强制冷却的活塞来说，经活塞环传到气缸壁的热量占，经活塞本身传到气缸壁的占，而传给曲轴箱空气和机油的仅占左右。所以活塞顶厚度应从中央到四周逐渐加大，而且过渡圆角应足够大，使活塞顶吸收的热量能顺利地被导至第二三环，以减轻第环的热负荷，并降低了最高温度。活塞头部要安装活塞环，侧壁必须加厚。

11、生上述损伤的情况下愈小愈好，目前，第环与环槽侧隙般为，二三环适当小些，为，油环则更小些，这有利于活塞环工作稳定和降低机油消耗量，侧隙确定油环槽中必须设有回油孔，并均匀地布置再主次推力面侧，回油孔对降低机油消耗量有重要意义，三道活塞环的开口间隙及侧隙如表.所示表.活塞环的开口间隙及侧隙活塞环开口间隙侧隙第道环第二道环第三道环活塞环的背隙比较大，以免环与槽底圆角干涉。般气环.毫米，油环的则更大些，如图.所示。环岸的强度校核在膨胀冲程开始时，在爆发压力作用下，第道活塞环紧压在第环岸上。由于节流作用，第环岸上面的压力比下面压力大得多，不平衡力会在岸根产生很大的弯曲和剪切应力，当应力值超过铝合金在其工作温度下的强度极限或疲劳极限时，岸根有可能断裂，专门的试验表明，当活塞顶上作用着最高爆发压力时，如图.所示。已知.，则图.环与环槽的配合间隙及环槽结。

12、受的径向压力为由径向均布力引起小头外侧及内侧纤维上的应力，可按厚壁筒公式计算，外表面应力.内表面应力.的允许值般为，校核合格。连杆小头的疲劳安全系数连杆小头的应力变化为非对称循环，最小安全系数在杆身到连杆小头的过渡处的外表面上为.式中材料在对称循环下的拉压疲劳极限，合金钢，取材料对应力循环不对称的敏感系数，取.应力幅，平均应力，工艺系数取.则连杆小头的疲劳强度的安全系数，般约在范围之内。连杆小头的刚度计算当采用浮动式活塞销时，必须计算连杆小头在水平方向由于往复惯性力而引起的直径变形，其经验公式为.式中连杆小头直径变形量，连杆小头的平均直径，连杆小头断面积的惯性矩，则对于般发动机，此变形量的许可值应小于直径方向间隙的半，标准间所以在般设计中，选取活塞上裙尺寸般应使销座上方油环槽的位置处于销座外径上面，并且保证销座的强度不致因开槽而削弱，同。

参考资料：

[1]（终稿）汽车无级变速器设计（全套完整有CAD）（第2356069页，发表于2022-06-25）

[2]汽车方向盘注塑模具设计（全套完整有CAD）（第2356068页，发表于2022-06-25）

[3]（终稿）汽车整体式驱动桥设计（全套完整有CAD）（第2356067页，发表于2022-06-25）

[4]（终稿）汽车手动51变速器设计（全套完整有CAD）（第2356066页，发表于2022-06-25）

[5]（终稿）汽车循环球式转向器设计（全套完整有CAD）（第2356064页，发表于2022-06-25）

[6]（终稿）汽车式起重机力矩限制器的研制（全套完整有CAD）（第2356063页，发表于2022-06-25）

[7]（终稿）汽车工业用装装卸机械手结构设计（全套完整有CAD）（第2356060页，发表于2022-06-25）

[8]汽车大梁生产线全液压铆接机液压系统设计（全套完整有CAD）（第2356059页，发表于2022-06-25）

[9]汽车多向调节电动座椅设计（全套完整有CAD）（第2356058页，发表于2022-06-25）

[10]（终稿）汽车备轮架加固板的落料冲孔复合模设计（全套完整有CAD）（第2356057页，发表于2022-06-25）

[11]（终稿）汽车塑料保险杠注射成型模具设计（全套完整有CAD）（第2356056页，发表于2022-06-25）

[12]（终稿）汽车坡路起车辅助气动系统设计（全套完整有CAD）（第2356055页，发表于2022-06-25）

[13]（终稿）汽车四轮转向传动系统设计（全套完整有CAD）（第2356053页，发表于2022-06-25）

[14]（终稿）汽车喇叭消声器隔板冲压模具设计（全套完整有CAD）（第2356052页，发表于2022-06-25）

[15]（终稿）汽车后视镜磨边机设计（全套完整有CAD）（第2356051页，发表于2022-06-25）

[16]汽车变速箱轴承专用压装装置设计（全套完整有CAD）（第2356049页，发表于2022-06-25）

[17]（终稿）汽车变速箱导块的工艺工装设计（全套完整有CAD）（第2356048页，发表于2022-06-25）

[18]（终稿）汽车变速箱体前后端面钻攻螺纹组合机床设计（全套完整有CAD）（第2356047页，发表于2022-06-25）

[19]（终稿）汽车变速箱上盖钻孔组合机床设计（全套完整有CAD）（第2356046页，发表于2022-06-25）

[20]（终稿）汽车变速器设计（全套完整有CAD）（第2356045页，发表于2022-06-25）

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