连杆受力及其特征

1．连杆受力及其特征：

1.)四冲程内燃机连杆在整个工作循环中时而受压，时而受拉，二冲程内燃机的连杆

则几乎是一直受压；

2.)连杆的摆动使杆身产生惯性力矩并使连杆受弯；

3.)主副连杆机构中的副连杆的作用力产生附加弯矩

2．设计连杆时注意：

1.)应从疲劳强度的角度来考虑连杆的强度设计，几乎所有连杆因强度问题而出现的

事故均系耐疲劳强度下不足所致；

2.)应保证连杆有足够的刚度，特别应避免连杆大、小端孔的变形过大，以保证轴瓦

与衬套能可靠工作，同时应力求减小给连杆螺栓增加附加弯曲应力；

3.)保证连杆大、小端轴瓦和衬套可靠工作、足够的耐磨性和抗疲劳性，以适应柴油

机不断提高功率和降低维护保养费用，延长检修期的需要。

3．平切口连杆大端：

连杆大端盖的剖分面与连杆中心垂直。杆身与大端盖之间用连杆螺栓联接。平切口结构连杆大端的曲柄销尺寸范围为dp≤(0.65-0.72)D。尽管这种大端结构及制造工艺均甚为简单，且仍广泛应用于高、中速内燃机中，但由于曲柄销径的增大受到限制，这种结构难以用于高参数的柴油机中。

4．斜切口连杆大端：

当连杆的接合面宽度K相同时，斜切口式连杆大端可以按排较大的连杆轴颈，而仍能保持由气缸中抽出活塞连杆组的优点。通常斜切口连杆大端许可安排下的连杆轴颈为dp≤0.85D.

5．连杆大端盖：

1.)梳齿形断面：结构轻，刚度较均匀，但加工困难、成本高，只能用于轻型高速柴

油机；

2.)双筋式：刚度亦较均匀，由于大端盖筋的方向与杆身上工字形断面肋片方向垂直

而不便与连杆体用同一幅锻模制造；

3.)T型断面：结构简单，易于锻造和机械加工，在中、高速柴油机中应有较多；

4.)工字形断面：结构合理，适合于铸钢毛坯，多用于中低速柴油机

6．连杆小端结构的优缺点：

1.)锻造毛坯的连杆，表面有7-10度的拔模角，通常在模锻之后外表不再机械加工，

广泛用于强载度不高，大批量生产的，尺寸不大的产品中；

2.)自由锻毛坯经车削加工而成，小端呈球形，杆身多呈圆柱形，工艺简单，结构笨

重，适用于小批量生产的中低速柴油机；

3.)在于增加小端顶部中央截面的抗弯能力；

4.)可以分别增加连杆小端及活塞销座的主要承压面，许多强载度较高的柴油机连杆

采用；

5.)二冲程高速柴油机的连杆小端，其特点在于衬套内表面有螺旋形布油槽，能向连

杆小端轴承内表面供应较充分的润滑油。

7．连杆杆身设计时为什么选用工字梁：

为了使杆身在连杆摆动平面内和与其相垂直的平面内有相等的抗压稳定性，杆身截面惯性矩应满足Ix≥4Iy的条件。

8．连杆螺栓设计的基本概念：

1.)连杆螺栓的柔度应尽可能的大些，螺栓应被设计得细长些，使螺栓的载荷系数，

螺栓交变应力幅尽可能的减小；

2.)连杆大端受螺栓压缩部分的刚度要尽能大些；

3.)安装时要有足够的预紧力P0，防止连杆受拉时接合面处松脱发生敲击现象而发生

剥落。

9．连杆螺栓的结构设计：对连杆螺栓的设计应十分慎重仔细，因为

1.)设置连杆螺栓的地位极为有限，螺栓与连杆轴颈尺寸之间的关系相互制约，难以

任意增加连杆螺栓的直径；

2.)长期承受交变载荷作用，此载荷的大小与发动机转速的平方成正比；

3.)螺栓应绝对可靠，在整个工作期内不允许有松动现象出现；

4.)其螺牙为应力集中的部分

6-2连杆大端的结构型式及其尺寸的选择在连杆的设计过程中有何重要意义？

答：连杆大端的结构对连杆的整体设计乃至柴油机的整体设计都有影响。它直接影响曲柄销直径、气缸中心距、柴油机的拆验方式等。常用的有平切口和斜切口两种。前者结构简单，广泛应用于高、中速内燃机，但由于曲柄销直径的增大受到结构型式的限制（ｄp≤（0.65~0.72）D），因此难以用于高参数的柴油机中。在连杆轴颈较大的情况下，采用斜切口式连杆大端能保证从气缸中方便的抽出活塞连杆组。它的连杆轴颈ｄp最大为0.85D。但斜切口剖分角使连杆力沿切口平面产生切向分力，使大端盖与杆身间发生滑动或使连杆螺栓受剪切作用。

6-3试分析二冲程柴油机与四冲程柴油机连杆的设计分析中有何差异？

答：在工作循环中二冲程柴油机的连杆始终受压，而四冲程柴油机既受拉也受压。这一差异使得设计连杆时对刚度、疲劳强度以及作用在主连杆上弯矩的分析有所不同：二冲程连杆大端可设计得轻薄些。小端总受压，为了提高其承载能力，将连杆与活塞销固定，使活塞销的整个上半面作为承压面的全支撑结构。由于小端受压面缺少润滑油，难以形成“挤压”油膜。为较强润滑，可添加设计一轴向油槽。

6-6 连杆螺栓的结构工艺设计、强度分析及其预紧力值的给定均需格外加以重视的原因是

什么？请分析。

答：连杆螺栓为柴油机中最重要的联接件，连杆螺栓的断裂会击毁柴油机或击伤工作人员。结构设计方面：

1、设置连杆螺栓的地位极为有限，螺栓与连杆轴颈尺寸之间的关系相互制约，难以任意

增加连杆螺栓的直径。

2、长期承受交变载荷作用，此载荷的大小与发动机转速的平方成正比。

3、螺栓应绝对可靠，在整个工作期内不允许有松动现象出现。

4、在螺栓处易出现应力集中，螺牙损坏的状况。

预紧力方面：螺栓的预紧力Ｐo应能克服由于大端轴瓦过盈配合在接合面产生的端面力和分界面处弯矩。

强度方面：由于螺栓同时有拉伸及剪切应力存在，在设计时应使螺栓强度计算中的安全系数足够大才能保证螺栓强度。