《連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》word版

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1、 連桿組的設(shè)計(jì) 2.1連桿的工作情況、設(shè)計(jì)要求和材料選用 1、工作情況 連桿小頭與活塞銷相連接，與活塞一起做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連桿大頭與曲柄銷相連和曲軸一起做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，連桿體除有上下運(yùn)動(dòng)外，還左右擺動(dòng)，做復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)。 2、設(shè)計(jì)要求 （1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，可靠耐用。 （2）在保證具有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能減輕重量，以降低慣性力。 （3）盡量縮短長(zhǎng)度，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的總體尺寸和總重量。 （4）大小頭軸承工作可靠，耐磨性好。 （5）連桿螺栓疲勞強(qiáng)度高，連接可靠。 （6）易于制造，成本低。 連桿主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷，因此，在設(shè)

2、計(jì)時(shí)應(yīng)首先保證連桿具有在足夠的疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)鋼度。如果強(qiáng)度不足，就會(huì)發(fā)生連桿螺栓、大頭蓋或桿身的斷裂，造成嚴(yán)重事故，同樣，如果連桿組剛度不足，也會(huì)對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作帶來不好的影響。 所以設(shè)計(jì)連桿的一個(gè)主要要求是在盡可能輕巧的結(jié)構(gòu)下保證足夠的剛度和強(qiáng)度。為此，必須選用高強(qiáng)度的材料；合理的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。 3、材料的選擇 為了保證連桿在結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的剛度和強(qiáng)度，采用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu)鋼45模鍛，表面噴丸強(qiáng)化處理，提高強(qiáng)度。 2.2連桿長(zhǎng)度的確定 近代中小型告訴柴油機(jī)，為使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，最適合的連桿長(zhǎng)度應(yīng)該是，在保證連桿及相關(guān)機(jī)件在運(yùn)動(dòng)不與其他機(jī)件相碰的情況下，

3、選取最小的連桿長(zhǎng)度。 連桿長(zhǎng)度與結(jié)構(gòu)參數(shù)（R為曲柄半徑）有關(guān)，此次設(shè)計(jì)選取。 2.3連桿小頭的設(shè)計(jì) 小頭主要尺寸為連桿襯套內(nèi)徑和小頭寬度。 1.連桿襯套內(nèi)徑 2.襯套厚度 3. 小頭內(nèi)徑 4.小頭寬度 5.小頭外徑 2.4連桿桿身的設(shè)計(jì) 連桿桿身從彎曲剛度和鍛造工藝性考慮，采用工字形截面。 1.桿身截面高度 2.桿身截面寬度 3. 桿身截面中間寬度 為使連桿從小頭到大頭傳力比較均勻，在桿身到小頭和大頭的過渡處用足夠大的圓角半徑。 2.5連桿大頭的設(shè)計(jì) 本次大頭采用斜切口大頭的結(jié)構(gòu)形式，切口角 1. 大頭孔直徑 2. 大頭寬度 3. 連桿軸瓦厚度 4. 連

4、桿螺栓直徑 5. 連桿螺栓孔中心距 螺栓孔外側(cè)壁厚不小于2毫米，取3毫米，螺栓頭支承面到桿身或大頭蓋的過渡采用盡可能大的圓角。 6. 大頭高度 取0.21 取0.50 7. 定位方式 定位方式采用鋸齒定位，齒形角為，齒距為 2.6連桿強(qiáng)度計(jì)算 1. 連桿小頭計(jì)算 （1） 由襯套過盈配合和受熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力 襯套最大裝配過盈量 襯套溫度過盈量 式中為連桿材料線膨脹系數(shù)，對(duì)于鋼 為襯套材料線膨脹系數(shù)，對(duì)于青銅 由總過盈量產(chǎn)生的徑向均布?jí)毫? 式中為連桿材料的彈性模量，對(duì)于鋼 為襯套材料的彈性模量，對(duì)于青銅 為

5、泊桑比， 小頭外表面由引起的應(yīng)力 （2） 由慣性力拉伸引起的小頭應(yīng)力 活塞組的最大慣性力 式中為活塞組重量 為角速度 固定角 小頭平均半徑 小頭中心截面（）上的彎矩 小頭中心截面（）上的法向力 小頭固定截面（）上的彎矩 查表可知 小頭固定截面（）上的法向力 小頭壁厚 小頭截面積 襯套截面積 系數(shù) 小頭受拉時(shí)固定截面處外表面應(yīng)力 （3） 由最大壓縮力引起的應(yīng)力 小頭承受的最大壓縮力 輔助參數(shù) 查表可得 小頭受壓時(shí)中央截面上的彎矩和法向力 小頭固定截面處（）的值 查表得 小頭受

6、壓時(shí)固定截面處（）的彎矩和法向力 小頭受壓時(shí)固定截面處外表面應(yīng)力 （4） 小頭安全系數(shù) 材料的機(jī)械性能 查表可得 45鋼 角系數(shù) 在固定角截面的外表面處 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 小頭安全系數(shù) 小頭安全系數(shù)應(yīng)不小于1.5，所以滿足要求 （5） 小頭橫向直徑減小量 小頭平均直徑 小頭截面的慣性矩 橫向直徑減小量 為保證活塞銷和連桿襯套不致咬死，應(yīng)使，實(shí)際計(jì)算結(jié)果，所以滿足要求。 2. 連桿桿身計(jì)算 （1）桿身中間截面處最大拉伸力和最大壓縮力 式中分別為活塞組重量和位于計(jì)算截面以上那一部分連桿重量。 （2） 桿身中間截面處的應(yīng)力和安全系數(shù) 由最大拉伸力引起的拉伸

7、應(yīng)力 式中為桿身中間截面積，計(jì)算約為： 桿身中間截面的慣性矩 由最大壓縮力引起的合成應(yīng)力 式中為系數(shù)，對(duì)于各種鋼材 桿身中間截面在擺動(dòng)平面內(nèi)的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力 在垂直于擺動(dòng)平面內(nèi)的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力 在擺動(dòng)平面和垂直于擺動(dòng)平面內(nèi)的安全系數(shù) 安全系數(shù)滿足要求。 3. 連桿大頭計(jì)算 大頭蓋所受慣性力 根據(jù)大頭蓋截面圖（圖1）計(jì)算重心坐標(biāo) 大頭蓋截面的慣性矩 大頭蓋計(jì)算截面的抗彎斷面模數(shù) 軸瓦計(jì)算截面的慣性矩 大頭蓋中央截面上的應(yīng)力 大頭蓋橫向直徑減小值 經(jīng)軸承選擇，值小于軸承間隙的一半，所以滿足要求。 2.7連桿螺栓設(shè)計(jì) 1. 連桿螺栓的結(jié)構(gòu)尺寸和材料選擇 根

8、據(jù)氣缸直徑初選連桿螺紋直徑 根據(jù)選擇螺栓，螺母，墊片標(biāo)準(zhǔn)件如下： 螺栓 GB/T 5782 M14x80 螺母 GB/T 6170 M14 墊片 GB/T 848 14 螺栓與螺母材料均采用40。 2.螺栓裝配預(yù)緊力和屈服強(qiáng)度校核 （1）裝配預(yù)緊力 每個(gè)螺栓由慣性力引起的工作負(fù)荷 式中為斜切口大頭的切口角。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)連桿螺栓受到兩種力的作用：預(yù)緊力和最大拉伸載荷，預(yù)緊力由兩部分組成：一是保證連桿軸瓦過盈度所必須具有的預(yù)緊力；二是保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，連桿大頭與大頭蓋之間的結(jié)合面不致因慣性力而分開所必須具有的預(yù)緊力。 （2） 材料屈服強(qiáng)度校核 確定后，校核螺栓材料是否屈服，應(yīng)滿足： 式中為螺栓最小截面積，經(jīng)計(jì)算 為材料的屈服極限，一般 為安全系數(shù)，一般為 于是經(jīng)計(jì)算 得，所以滿足要求。