发动机连杆设计说明书
学 院： 机电工程学院
专业年级： 交通班
姓 名：
学 号：
指导教师：
2011 年X月 X日
1 连杆设计
11 连杆工作情况设计求材料选
1工作情况
连杆头活塞销相连接活塞起做复运动连杆头曲柄销相连曲轴起做旋转运动连杆体运动外左右摆动做复杂面运动
2设计求
连杆承受气体压力复惯性力产生交变载荷设计时应首先保证连杆具足够疲劳强度结构钢度果强度足会发生连杆螺栓头盖杆身断裂造成严重事
设计连杆求轻巧结构保证足够刚度强度必须选高强度材料合理结构形状尺寸
3材料选择
保证连杆结构轻巧条件足够刚度强度采精选含碳量优质中碳结构钢45模锻表面喷丸强化处理提高强度
12 连杆长度确定
设计连杆时首先确定连杆头孔间距离连杆长度通常连杆说明通常03125取
13 连杆头结构设计强度刚度计算
1连杆头结构设计
连杆头结构尺寸图1示
改善磨损头孔中定盈量压入耐磨衬套衬套耐磨锡青铜铸造种衬套厚度般取头孔直径头外径取
2连杆头强度校核
盈压入连杆头衬套头断面承受拉伸压力衬套材料膨胀系数连杆材料工作时温度升高盈增头断面中应力增外连杆头工作中承受活塞组惯性力拉伸扣惯性力气压力压缩见工作载荷具交变性述载荷联合作连杆头杆身渡处产生疲劳破坏必须进行疲劳强度计算
图1 连杆头结果尺寸
（1）衬套盈配合预紧力温度升高引起应力
计算时连杆头衬套作两盈配合圆筒两零件配合表面压入盈受热膨胀头受径压力：
（1）
式中：—衬套压入时盈
般青铜衬套取
中：—工作头温升约
—连杆材料线膨胀系数钢
—衬套材料线膨胀系数青铜
—连杆材料衬套材料伯桑系数取
—连杆材料弹性模数钢[10]
—衬套材料弹性模数青铜
计算头承受径压力：
径均布力引起头外侧侧纤维应力厚壁筒公式计算
外表面应力 （2）
表面应力 （3）
允许值般校核合格
（2）连杆头疲劳安全系数
连杆头应力变化非称循环安全系数杆身连杆头渡处外表面：
（4）
式中：—材料称循环拉压疲劳极限
（合金钢）取
—材料应力循环称敏感系数取02
—应力幅
—均应力
—工艺系数取05
连杆头疲劳强度安全系数般约范围[4]
3连杆头刚度计算
采浮动式活塞销时必须计算连杆头水方复惯性力引起直径变形验公式
（5）
式中：—连杆头直径变形量
—连杆头均直径
—连杆头断面积惯性矩
般发动机变形量许值应直径方间隙半标准间隙般校核合格
14 连杆杆身结构设计强度计算
1连杆杆身结构设计
连杆杆身弯曲刚度锻造工艺性考虑采工字形断面杆身截面宽度约等(气缸直径)取截面高度取
连杆头头传力均匀杆身头头渡处足够圆角半径
2连杆杆身强度校核
连杆杆身称交变循环载荷工作受位计算断面做复运动质量惯性力拉伸爆发行程受燃气压力惯性力差值压缩计算疲劳强度安全系数必须现求出计算断面拉伸压缩应力
（1）拉伸应力
拉伸力引起拉伸应力：
（6）
式中：—连杆杆身断面面积汽油机活塞投影面积取
拉伸应力：
（2）杆身压缩弯曲应力
杆身承受压缩力值发生做功行程中燃气作力时认止点压缩力：
（7）
连杆承受压缩力时杆身中间断面产生弯曲时连杆摆动面弯曲认连杆两端铰支长度垂直摆动面弯曲认杆身两端固定支点长度摆动面合成应力：
（8）
式中：—系数常钢材取
—计算断面垂直摆动面轴线惯性矩
式（8）改：
（9）
式中 —连杆系数
摆动面合成应力：
理垂直摆动面合成应力：
（10）
式（10）改成
（11）
式中：—连杆系数
垂直摆动面合成应力：
许值 校核合格
（3）连杆杆身安全系数
连杆杆身受非称交变循环载荷作循环中应力作循环中应力求杆身疲劳安全系数
循环应力幅均应力连杆摆动面：
（12）
（13）
垂直摆动面：
（14）
连杆杆身安全系数：
（15）
式中：—材料称循环拉压疲劳极限（合金钢）取
—材料应力循环称敏感系数取02
—工艺系数取045
连杆摆动面连杆杆身安全系数：
垂直摆动面连杆杆身安全系数：
杆身安全系数许值范围校核合格
15 连杆头结构设计强度刚度计算
1连杆头结构设计尺寸
连杆头结构尺寸基决定曲柄销直径长度连杆轴瓦厚度连杆螺栓直径中头宽度轴瓦厚度取头孔直径
连杆头连杆盖分开面采切口头凸台高度取取提高连杆头结构刚度紧凑性连杆螺栓孔间距离取般螺栓孔外侧壁厚2毫米取3毫米螺栓头支承面杆身头盖渡采圆角
2连杆头强度校核
假设通螺栓紧固连接头头盖似视整体弹性头盖支承刚性连杆体固定角通常取作力通曲柄销作头盖余弦规律分布头盖断面假定变中间断面致头曲率半径
连杆盖载荷进气程开始计算：
作危险断面弯矩法力验公式求：
（16）
求作头盖中间断面弯矩：
（17）
作头盖中间断面法力：
（18）
式中：—头盖轴瓦惯性矩
—头盖轴瓦断面面积
中间断面应力：
式中：—头盖断面抗弯断面系数
计算连杆头盖应力：
般发动机连杆头盖应力许值校核合格
2 连杆螺栓设计
21 连杆螺栓工作负荷预紧力
根气缸直径初选连杆螺纹直径根统计取
发动机工作时连杆螺栓受两种力作：预紧力拉伸载荷预紧力两部分组成：保证连杆轴瓦盈度必须具预紧力二保证发动机工作时连杆头头盖间结合面致惯性力分开必须具预紧力[15]
连杆螺栓数目2螺栓承受拉伸载荷复惯性力旋转惯性力气缸中心线分力
（19）
轴瓦盈量必须具预紧力轴瓦应力实测统计般取30发动机超速发生活塞拉缸应较理计算值般取取
22 连杆螺栓屈服强度校核疲劳计算
连杆螺栓预紧力足保证连接性预紧力引起材料超出屈服极限应校核屈服强度满足
（20）
式中：—螺栓截面积
—螺栓总预紧力
—安全系数取17
—材料屈服极限般800[16]
连杆螺栓屈服强度：
校核合格
3 结
文设计连杆程中首先分析连杆工作情况设计求选择适材料然分确定连杆头连杆杆身连杆头结构参数进行强度刚度校核满足实际加工求根工作负荷预紧力选择连杆螺栓行检验校核
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发动机连杆设计说明书
学 院： 机电工程学院
专业年级： 交通班
姓 名：
学 号：
指导教师：
2011 年X月 X日
1 连杆设计
11 连杆工作情况设计求材料选
1工作情况
连杆头活塞销相连接活塞起做复运动连杆头曲柄销相连曲轴起做旋转运动连杆体运动外左右摆动做复杂面运动
2设计求
连杆承受气体压力复惯性力产生交变载荷设计时应首先保证连杆具足够疲劳强度结构钢度果强度足会发生连杆螺栓头盖杆身断裂造成严重事
设计连杆求轻巧结构保证足够刚度强度必须选高强度材料合理结构形状尺寸
3材料选择
保证连杆结构轻巧条件足够刚度强度采精选含碳量优质中碳结构钢45模锻表面喷丸强化处理提高强度
12 连杆长度确定
设计连杆时首先确定连杆头孔间距离连杆长度通常连杆说明通常03125取
13 连杆头结构设计强度刚度计算
1连杆头结构设计
连杆头结构尺寸图1示
改善磨损头孔中定盈量压入耐磨衬套衬套耐磨锡青铜铸造种衬套厚度般取头孔直径头外径取
2连杆头强度校核
盈压入连杆头衬套头断面承受拉伸压力衬套材料膨胀系数连杆材料工作时温度升高盈增头断面中应力增外连杆头工作中承受活塞组惯性力拉伸扣惯性力气压力压缩见工作载荷具交变性述载荷联合作连杆头杆身渡处产生疲劳破坏必须进行疲劳强度计算
图1 连杆头结果尺寸
（1）衬套盈配合预紧力温度升高引起应力
计算时连杆头衬套作两盈配合圆筒两零件配合表面压入盈受热膨胀头受径压力：
（1）
式中：—衬套压入时盈
般青铜衬套取
中：—工作头温升约
—连杆材料线膨胀系数钢
—衬套材料线膨胀系数青铜
—连杆材料衬套材料伯桑系数取
—连杆材料弹性模数钢[10]
—衬套材料弹性模数青铜
计算头承受径压力：
径均布力引起头外侧侧纤维应力厚壁筒公式计算
外表面应力 （2）
表面应力 （3）
允许值般校核合格
（2）连杆头疲劳安全系数
连杆头应力变化非称循环安全系数杆身连杆头渡处外表面：
（4）
式中：—材料称循环拉压疲劳极限
（合金钢）取
—材料应力循环称敏感系数取02
—应力幅
—均应力
—工艺系数取05
连杆头疲劳强度安全系数般约范围[4]
3连杆头刚度计算
采浮动式活塞销时必须计算连杆头水方复惯性力引起直径变形验公式
（5）
式中：—连杆头直径变形量
—连杆头均直径
—连杆头断面积惯性矩
般发动机变形量许值应直径方间隙半标准间隙般校核合格
14 连杆杆身结构设计强度计算
1连杆杆身结构设计
连杆杆身弯曲刚度锻造工艺性考虑采工字形断面杆身截面宽度约等(气缸直径)取截面高度取
连杆头头传力均匀杆身头头渡处足够圆角半径
2连杆杆身强度校核
连杆杆身称交变循环载荷工作受位计算断面做复运动质量惯性力拉伸爆发行程受燃气压力惯性力差值压缩计算疲劳强度安全系数必须现求出计算断面拉伸压缩应力
（1）拉伸应力
拉伸力引起拉伸应力：
（6）
式中：—连杆杆身断面面积汽油机活塞投影面积取
拉伸应力：
（2）杆身压缩弯曲应力
杆身承受压缩力值发生做功行程中燃气作力时认止点压缩力：
（7）
连杆承受压缩力时杆身中间断面产生弯曲时连杆摆动面弯曲认连杆两端铰支长度垂直摆动面弯曲认杆身两端固定支点长度摆动面合成应力：
（8）
式中：—系数常钢材取
—计算断面垂直摆动面轴线惯性矩
式（8）改：
（9）
式中 —连杆系数
摆动面合成应力：
理垂直摆动面合成应力：
（10）
式（10）改成
（11）
式中：—连杆系数
垂直摆动面合成应力：
许值 校核合格
（3）连杆杆身安全系数
连杆杆身受非称交变循环载荷作循环中应力作循环中应力求杆身疲劳安全系数
循环应力幅均应力连杆摆动面：
（12）
（13）
垂直摆动面：
（14）
连杆杆身安全系数：
（15）
式中：—材料称循环拉压疲劳极限（合金钢）取
—材料应力循环称敏感系数取02
—工艺系数取045
连杆摆动面连杆杆身安全系数：
垂直摆动面连杆杆身安全系数：
杆身安全系数许值范围校核合格
15 连杆头结构设计强度刚度计算
1连杆头结构设计尺寸
连杆头结构尺寸基决定曲柄销直径长度连杆轴瓦厚度连杆螺栓直径中头宽度轴瓦厚度取头孔直径
连杆头连杆盖分开面采切口头凸台高度取取提高连杆头结构刚度紧凑性连杆螺栓孔间距离取般螺栓孔外侧壁厚2毫米取3毫米螺栓头支承面杆身头盖渡采圆角
2连杆头强度校核
假设通螺栓紧固连接头头盖似视整体弹性头盖支承刚性连杆体固定角通常取作力通曲柄销作头盖余弦规律分布头盖断面假定变中间断面致头曲率半径
连杆盖载荷进气程开始计算：
作危险断面弯矩法力验公式求：
（16）
求作头盖中间断面弯矩：
（17）
作头盖中间断面法力：
（18）
式中：—头盖轴瓦惯性矩
—头盖轴瓦断面面积
中间断面应力：
式中：—头盖断面抗弯断面系数
计算连杆头盖应力：
般发动机连杆头盖应力许值校核合格
2 连杆螺栓设计
21 连杆螺栓工作负荷预紧力
根气缸直径初选连杆螺纹直径根统计取
发动机工作时连杆螺栓受两种力作：预紧力拉伸载荷预紧力两部分组成：保证连杆轴瓦盈度必须具预紧力二保证发动机工作时连杆头头盖间结合面致惯性力分开必须具预紧力[15]
连杆螺栓数目2螺栓承受拉伸载荷复惯性力旋转惯性力气缸中心线分力
（19）
轴瓦盈量必须具预紧力轴瓦应力实测统计般取30发动机超速发生活塞拉缸应较理计算值般取取
22 连杆螺栓屈服强度校核疲劳计算
连杆螺栓预紧力足保证连接性预紧力引起材料超出屈服极限应校核屈服强度满足
（20）
式中：—螺栓截面积
—螺栓总预紧力
—安全系数取17
—材料屈服极限般800[16]
连杆螺栓屈服强度：
校核合格
3 结
文设计连杆程中首先分析连杆工作情况设计求选择适材料然分确定连杆头连杆杆身连杆头结构参数进行强度刚度校核满足实际加工求根工作负荷预紧力选择连杆螺栓行检验校核
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