连杆机构的最新应用

• C70S6基础上进一步增加C元素、V元素 • 的含量，并添加了相应含量的Mo，开 • 发了70MnSV4与80MnS5等牌号的微 • 合金钢，经测试其疲劳强度比C70S6 • 提高了10%～15%，但是由于合金元素
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的加入使连杆的加工性能受到一定的影响，目前上述两 种材料只是在欧洲的几家产量较大的公司应用。为了节 省毛坯制造环节中的能耗，提高材料利用率以及简化机 械加工中的制造工序，国外还采用粉末烧结锻造工艺生 产汽车发动机连杆；用钛合Fra Baidu bibliotek制造汽车发动机连杆，可 大幅度地减轻连杆的质量；颗粒增强铝基复合材料因采 用价格低廉的陶瓷颗粒作增强相，是金属基复合材料中 价格唯一被汽车行业所接受的类别。目前，采用压力浸 渗工艺生产的50%SiCp增强铝基复合材料已达到弹性模 量为2×105N/mm2、弯曲强度为800N/mm2、弯曲疲劳 强度为200N/mm2的性能指标，极具应用前景。
• 郑黎明.杨慎华.寇淑清.邓春萍《裂解连杆螺栓装配机床的动力学 仿真及试验》2010
三：连杆的发展趋势
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综合连杆的应用，连杆在汽车方面是连 杆未来发展最主流的势头。 连杆是汽车发动 机中的重要零件。连杆最大的应用市场在于汽 车工业。中国是全球汽车生产和消费大国。我国汽车产量快速增 长，占世界汽车总产量的比重也在快速提升，我国汽车工业在世 界的地位正快速加强。汽车工业的快速发展，零部件国产化逐步 提升，也给我国汽车零部件产业带来巨大的市场空间与发展机会。 《2010-2013年新经济形势下连杆产业运行及投资战略深度 研究报告》、《2010-2013年中国连杆市场分析投资价值研究报 告》、《2011-2015年中国发动机连杆行业发展趋势与投资商机 研究报告 》等报告都详细分析了近几年国内连杆行业市场的产
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裂解加工工艺流程 粗磨连杆两 侧面→精镗大小头孔、半精镗小头孔→ 钻、攻螺栓孔→钻油道孔洗→拉削裂解 槽、裂解、装配、压衬套、精整衬套、 倒角→精磨两侧面→半精镗、精镗大小 头孔→铰珩连杆大小头孔→清洗→终检。 裂解工艺的经济性 裂解工艺改变了连杆加工的关键 生产工序，以整体加工代替分体加工，省去分离面的拉 削与 磨削等工艺，降低螺栓孔的加工精度要求，从而显著地提 高 生产效率，降低生产成本，增加经济效益。 据于永仁《连 杆裂解工艺》文献介绍，裂解加工技术的应用， 可减 少机 械加工工序60%，节省机床设备投资25%，减少刀具费用 35%，节省能源40%，还可减少占地面积、减少废品率等， 其经济效益十分显著。此外连杆裂解技术还可使连杆承载能 力、抗剪能力、杆、盖的定位精度、装配质量大幅度提高， 对提高发动机整体生产技术水平具有重要作用。
• 它就向右边拉动，反之亦然。这样的话，车子的动力 就在左右轮中得到了很好的平衡。当汽车在转向的时 候，离心力会作用在车轮上。瓦特连杆的作用就是平 衡两边车轮上的这些离心力，将这些力反转到另一边。 这样，两边车轮就能始终与路面保持最适宜的接触， 而汽车在转向时也就能变得更加灵活。配备了欧宝专 利技术的瓦特连杆之后，从实际的操控效果来看，完 全不亚于配备普通独立悬挂的后轴车型。扭力杆保证 了汽车在转向时，垂直作用力能够被平均地分配作用 到两个后轮。这是通过轮轴的轻微扭曲(扭矩)来完成 的，其自身的特性让这个过程成为了可能。
(a)初始断裂源
(b)裂解 图1 连杆裂解过程
(c)杆、盖分离
(a)在连杆锻造毛坯大头孔内，预先加工出裂解槽，形成初始 断裂源； (b)在裂解专业设备上首先对连杆大头内孔侧面施加径向力， 使裂纹由内孔向外不断扩展直至完全裂解； (c)连杆盖从连杆本体上分离出来。利用断裂面犬牙交错的特 征，在裂解专业设备上，再将裂解分离后的连杆盖与本体精确 复位，最后在断裂面完全啮合的条件下，完成上螺栓工序及其 它后续与传统工艺相同的切削加工工序。
一：连杆的最新应用
• 1.工艺方面——裂解工艺 • 连杆是发动机上的关键零件，在高频率疲劳载荷下作， 对强度有较高的要求。连杆属于较难锻造与加工的一种 • 零件，对其制造方法及技术，国内外都给予了极大的关注， • 连杆裂解（也称连杆胀断、撑断）加工新工艺是20世纪90 • 年代初发展起来的一种连杆加工新技术，该种新工艺与装备 • 从根本上改变了传统的连杆加工方法，是对传统连杆加工的 • 一次重大变革。连杆裂解技术的原理是根据材料断裂理论， • 首先将整体锻造的连杆毛坯大头孔人为加工，形成初始断裂 • 源，然后用特定方法控制裂痕扩展，达到连杆本体与连杆盖 • 分离的目的。其裂解加工过程见图1
• 2.汽车方面——瓦特连杆 • 瓦特连杆是由英国传奇发明家兼 • 工程师詹姆斯-瓦特所发明的。 • • • • • • • • • • 别克英朗，奔驰A级，B 级车均采用这种结构，用于扭力 梁悬架上，以此来减少后轮侧向 力对车轮前束的影响。也减少了在转弯时侧向 力产生的离心，使两侧车轮受力始终与路面保 持最适宜的接触，达到最佳的附着力。一方面 提高了车辆的驾乘舒适性，也加强了车辆循迹 性。 一套三链杆组成的中央控制臂被安置在一 个铝制方形封盖后方，当控制臂被从左边推动，
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3. 材料方面 连杆不仅在工业上得到很多最新应用， 在其材料方面也有。 20世纪末，国内的企业根据各自不 同的需求，先后开发了不同牌号的钒系、 锰铬系及在此基础上衍生的锰钒氮系连杆用非调质钢典 型的有 38MnVS 、 40MnV 、 48MnV 等，但由于其强度 级别小于 900MPa ， 故在一定程度上已经满足不了发动 机的高强化和高爆发压力的要求。在这种情况下，国外 （主要是德国）率先研制了以 C70S6BY 为代表的高碳 非调质钢，其强度好、材料纯度高，更重要的是可适应 连杆孔分离面涨断工艺的需要；而法国也相应研制了 SPLITASCO 系列高碳钢，其成分与 C70S6 相比只是为 了提高可加工性能，对 P 、 S 等微量元素的含量做了进一 步调整。 为了进一步提高材料的疲劳强度，欧洲公司在
二：近年关于连杆的期刊论文
• 崔建英《连杆几何参数测量方法综述》2008 • 黄河《 平面连杆机构通用分析程序的研究与开发》2008
2008
• 程峰.李强.梁晓娟.李西秦《ABAQUS在发动机连杆分析中的应用》 • 华裕良《虚拟凸轮连杆组合机构的运动分析与动态仿真》2009 • 王远.朱会田.谷叶水《基于有限元法的发动机连杆疲劳强度分析 研究》2010