4105连杆机构设计

连杆组的设计21连杆的工作情况、设计要求和材料选用1、工作情况连杆小头与活塞销相连接，与活塞一起做往复运动，连杆大头与曲柄销相连和曲轴一起做旋转运动。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。2、设计要求（1）结构简单，尺寸紧凑，可靠耐用。（2）在保证具有足够强度和刚度的前提下，尽可能减轻重量，以降低惯性力。（3）尽量缩短长度，以降低发动机的总体尺寸和总重量。（4）大小头轴承工作可靠，耐磨性好。（5）连杆螺栓疲劳强度高，连接可靠。（6）易于制造，成本低。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。所以设计连杆的一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。3、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45模锻，表面喷丸强化处理，提高强度。22连杆长度的确定近代中小型告诉柴油机，为使发动机结构紧凑，最适合的连杆长度应该是，在保证连杆及相关机件在运动不与其他机件相碰的情况下，选取最小的连杆长度。连杆长度与结构参数（R为曲柄半径）有关，此次设计选取LL。2860MSL21086223连杆小头的设计小头主要尺寸为连杆衬套内径和小头宽度。D1B1连杆衬套内径DMD38056302衬套厚度D23小头内径1DM43538214小头宽度1BDB00515小头外径2DM52431224连杆杆身的设计连杆杆身从弯曲刚度和锻造工艺性考虑，采用工字形截面。1杆身截面高度HMD341052302杆身截面宽度B653杆身截面中间宽度TMH53410为使连杆从小头到大头传力比较均匀，在杆身到小头和大头的过渡处用足够大的圆角半径。25连杆大头的设计本次大头采用斜切口大头的结构形式，切口角451大头孔直径1DMD761027012大头宽度2BB4595123连杆轴瓦厚度M34连杆螺栓直径MDD1405105连杆螺栓孔中心距1LM92762螺栓孔外侧壁厚不小于2毫米，取3毫米，螺栓头支承面到杆身或大头盖的过渡采用尽可能大的圆角。6大头高度21,H取0211409DMDH16201取05012583857定位方式定位方式采用锯齿定位，齿形角为，齿距为60426连杆强度计算1连杆小头计算（1）由衬套过盈配合和受热膨胀产生的应力衬套最大装配过盈量M034814衬套温度过盈量TDT011251式中为连杆材料线膨胀系数，对于钢C0为衬套材料线膨胀系数，对于青铜85由总过盈量产生的径向均布压力2626221211/179105384103534CMKGFEDDPT式中为连杆材料的弹性模量，对于钢E26/CMKGFE为衬套材料的弹性模量，对于青铜105为泊桑比，30小头外表面由引起的应力P2221/07519345CMKGFPDA（2）由惯性力拉伸引起的小头应力活塞组的最大惯性力KGFRGGPJ4928601157892122MAX式中为活塞组重量为角速度固定角18502634ARCOS902ARCOS90HC小头平均半径CMDR374512小头中心截面（）上的弯矩0CMKGFRPMCJ8410029718037529AX小头中心截面（）上的法向力KGFPNCJ93251805729572MAX0小头固定截面（）上的弯矩CCMKGFRPRMCCJC12435217495018OS375980SIN0OSMAX2查表可知2OSSIN小头固定截面（）上的法向力CKGFPNCCJS95OSINMAX0小头壁厚CDH450212小头截面积21263MBF衬套截面积210483CD系数K70215631026FE小头受拉时固定截面处外表面应力2122/493845018237045375061CMKGFHBKNRHMAJ（3）由最大压缩力引起的应力P小头承受的最大压缩力KGFDPJZC56494103742MAX2辅助参数CCPNRM0和查表可得02510CCPNRM小头受压时中央截面上的弯矩和法向力KGFNCMKGFRC913564025021371小头固定截面处（）的值F查表得81FC小头受压时固定截面处（）的弯矩和法向力CMKGFRFPRNMCC9412601283756418OS37523OS0KGFFPCCCOS90264OS02小头受压时固定截面处外表面应力2122/85450186704537450691CMKGFHBKNRHMAC（4）小头安全系数材料的机械性能查表可得45钢2/60CKGFB211012/45064897/35CMKGFFZB角系数34503201在固定角截面的外表面处C应力幅2/68932121CMKGFACJA平均应力2/357054CMKGFAJM小头安全系数691357026“1MAZN小头安全系数应不小于15，所以满足要求（5）小头横向直径减小量小头平均直径CMRDM7542小头截面的惯性矩433102CHBJ横向直径减小量CMEJDPCMJ0621034987549623AX1为保证活塞销和连杆衬套不致咬死，应使，实际计算结果，2121所以满足要求。2连杆杆身计算（1）杆身中间截面处最大拉伸力和最大压缩力JPCPKGFRGJ70828601157922KGFPDPJZC5343422式中分别为活塞组重量和位于计算截面以上那一部分连杆重量。G,（2）杆身中间截面处的应力和安全系数由最大拉伸力引起的拉伸应力2/5213708CMKGFFPJJ式中为杆身中间截面积，计算约为F23804402C杆身中间截面的惯性矩4339520212CMHTBHJX4338105025231CMHTBHJY由最大压缩力引起的合成应力2221MKGFPJLCFCXC2222/134FLCYC式中为系数，对于各种钢材05CMDDL1267121杆身中间截面在摆动平面内的应力幅和平均应力21/8092183923CMKGFJMXJAX在垂直于摆动平面内的应力幅和平均应力22/791218030CMKGFJMYJAY在摆动平面和垂直于摆动平面内的安全系数2317930612480“1“1MYAYZXAXZN安全系数满足要求。3连杆大头计算大头盖所受惯性力KGFRGGGPJ9560615789620183232“MAX根据大头盖截面图（图1）计算重心坐标CMFYIC7507021421大头盖截面的惯性矩4223321750217017504215CMRFJII大头盖计算截面的抗弯断面模数3MAX2517094CMYJZ轴瓦计算截面的惯性矩43381126CBJ大头盖中央截面上的应力2“MAX/108136410859396CKGFFJZLPJ大头盖横向直径减小值CMJELPJ06410812295604633“MAX1经轴承选择，值小于轴承间隙的一半，所以满足要求。127连杆螺栓设计1连杆螺栓的结构尺寸和材料选择根据气缸直径初选连杆螺纹直径DMDMDM1405310根据选择螺栓，螺母，垫片标准件如下MD螺栓GB/T5782M14X80螺母GB/T6170M14垫片GB/T84814螺栓与螺母材料均采用40。CR2螺栓装配预紧力和屈服强度校核（1）装配预紧力每个螺栓由惯性力引起的工作负荷KGFIPJJL38245SIN96SN“MAX式中为斜切口大头的切口角。发动机工作时连杆螺栓受到两种力的作用预紧力和最大拉伸载荷，PJP预紧力由两部分组成一是保证连杆轴瓦过盈度所必须具有的预紧力；二是1保证发动机工作时，连杆大头与大头盖