講稿(內燃機設計)05

1、內燃機設計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。連桿的運動情況比較復雜：小頭部分隨活塞組作往復直線運動。連桿工作時受到兩種載荷：一是燃氣作用力和曲柄連桿機構中往復慣性力所引起的縱向載荷；一是連桿桿身復合運動所引起的橫向載荷。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。由動力

2、學分析可知，沿連桿中心線的縱向載荷F為：（N）?cosjgppF??式中Pg——燃氣作用力，單位N；Pj——活塞連桿的往復慣性力，單位為Ｎ；β——連桿擺角，單位為度。在四沖程內燃機中，力F使連桿桿身承受拉壓疲勞載荷。當F為正時，桿身受壓，由于連桿為細長桿件，在擺動平面和與其垂直的平面內，F(xiàn)力還使連桿產生縱向彎曲，造成軸承不均勻磨損。當F為負值時桿身受拉。為了在負值最大時，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給予足夠的

3、擰緊力。對于二沖程式內燃機的連桿，在整個循環(huán)中自始至終都受壓。橫向載荷為桿身擺動所產生的附加彎矩此附加彎矩為桿身的轉動慣量與連桿擺動的角加速度的乘積。作用在連桿上的縱向載荷比橫向載荷的值要大得多。根據上述分析，連桿在設計時必須首先有足夠的疲勞強度和結構剛度。若疲勞強度不足，往往會造成連桿桿身或連桿螺栓斷裂，進而產生整機破壞的重大事故。若剛度不足，就會造成桿身彎曲變形及連桿大頭的失圓變形，這將導致活塞、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，連桿是運動件，必須盡可能地減小它的重量。因此，連桿設計必須從選材、結構設計及制造工藝等方面來綜合考慮，采取措施。內燃機設計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燃機上才被采用。第三節(jié)、連桿的結構設計一、連桿小頭一、連桿小頭連桿小頭與活塞銷連接，承受巨大的燃氣作用力。連桿小頭位于活塞內腔，其特點是：尺寸小，軸承比壓高，溫度較高（一般為100~120C）。軸承表面相對運動速度低，且屬擺動，這不利

5、于形成油楔或承載油膜。連桿小頭的結構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)形結構（圖53），形狀簡單，重量輕，受力后應力分布比較均勻。圖53連桿小頭形狀在增壓柴油機上，由于燃氣作用力比往復運動慣性力要大得多，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。在有的強化柴油機上，將連桿小頭頂部的厚度作得大于兩側的厚度，以利于增大小頭的整

6、體剛度。在二沖程內燃機上，由于小頭單向受力，小頭頂部的壁厚可以適當減小，以利減輕連相重量。連桿小頭在燃氣壓力和往復慣性力的作用下往往會產生橫向和縱向的變形，其應力分布也很復雜（圖54）。由圖可見，其應力峰值發(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小頭的強度與剛度有很大的影響。由圖55可見，當連桿小頭與桿身之間采用單圓弧過渡時，其過渡處的應力峰值高，而當采用雙圓弧過渡時，應力峰值就低得多。除此之外，小頭襯套與活塞銷