張鑫，李艷霞

（長安大學(xué) 汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

470Q汽油機連桿設(shè)計

張鑫，李艷霞

（長安大學(xué) 汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

本文對470Q汽油機連桿進(jìn)行設(shè)計，首先根據(jù)連桿的工作條件對連桿進(jìn)行了方案設(shè)計，包括材料和結(jié)構(gòu)型式的選擇，連桿長度等基本參數(shù)的確定；然后利用經(jīng)驗公式及經(jīng)驗數(shù)據(jù)對連桿組進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)確定，包括連桿體、小頭襯套、大頭蓋和連桿螺栓，并對所確定的參數(shù)進(jìn)行了剛度和強度的校核計算，確保連桿的機械負(fù)荷在許可范圍內(nèi)；最后利用AutoCAD對連桿進(jìn)行了詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計。

汽油機；連桿；結(jié)構(gòu)；設(shè)計

CLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)09-70-02

1、連桿組方案設(shè)計

1.1 連桿材料選擇

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)計時應(yīng)首先保證連桿具有足夠的疲勞強度和結(jié)構(gòu)剛度。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度，一般多用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu)鋼45模鍛，只有在特別強化且產(chǎn)量不太大的柴油機中用40Cr等合金鋼。

1.2 連桿結(jié)構(gòu)型式選擇

連桿的結(jié)構(gòu)形式，直接影響到機械加工工藝的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。影響連桿結(jié)構(gòu)工藝性的因素除應(yīng)考慮一般的結(jié)構(gòu)工藝性外，還應(yīng)考慮幾點，連桿蓋和連桿體的連接方式、連桿的大小頭的厚度、連桿桿身油孔的大小和深度。

1.3 連桿基本參數(shù)確定

（1）連桿襯套內(nèi)徑

襯套與活塞銷的配合間隙應(yīng)盡量小，以不發(fā)生咬合為原則。一般有d1/D=0.25～0.3，取0.26，D=70mm則襯套內(nèi)徑d1=70×0.26=18mm。

（2）連桿小頭寬度

設(shè)計連桿小頭的任務(wù)是確定其小頭軸承孔直徑d1和寬度B1、外形尺寸D1、襯套外徑d和潤滑方式。其中d1、B1已在活塞組設(shè)計中確定，據(jù)統(tǒng)計，一般有d1/D=0.25～0.3，取0.26，D=70mm則d1=70×0.26=18mm；d/d1=1.05～1.15，取1.08，則d=19.5mm；D1/d=1.2～1.35，取1.32，則D1=25mm；B1/d1=1.2～1.4，取1.3，則小頭寬度B1=23mm。

（3）連桿大頭孔直徑

連桿大頭的結(jié)構(gòu)與尺寸基本決定于曲柄銷直徑D2、長度B2、連桿軸瓦厚度δ2和連桿螺栓直徑dm。其中D2、B2是根據(jù)曲軸強度、剛度和軸承的承壓能力，在曲軸設(shè)計中確定，D2/D=0.55～0.65，取0.60，則D2=42mm。

（4）連桿長度

設(shè)計連桿時首先要確定連桿大小頭孔間的距離，即連桿長度l。它通常是用連桿比λ=r/l來說明的，取λ=0,27，r=32.5mm，則l=0.27×32.5=120mm。

2、連桿體設(shè)計

2.1 連桿體結(jié)構(gòu)參數(shù)確定

（1）連桿小頭的結(jié)構(gòu)參數(shù)

設(shè)計連桿小頭的任務(wù)是確定其結(jié)構(gòu)尺寸，小頭軸承孔直徑d1和寬度B1、外形尺寸D1、襯套外徑d和潤滑方式。一般有d1/D=0.25～0.3，取0.26，D=70mm則d1=70×0.26=18mm；d/d1=1.05～1.15，取1.08，則d=19.5mm；D1/d=1.2～1.35，取1.32，則D1=25mm；B1/d1=1.2～1.4，取1.3，則B1=23mm；關(guān)于襯套外徑d=d1+2δ，襯套厚度取0.75mm，則d=19.5mm。

（2）連桿桿身的結(jié)構(gòu)參數(shù)

“工”字形斷面的平均相對高度H∕D=0.2～0.3（汽油機）和0.3～0.4（柴油機）。高寬比H∕B=1.4～1.8。B=11mm；Hmin=15.4mm；Hmax=19mm。

（3）連桿大頭的結(jié)構(gòu)參數(shù)

連桿大頭的結(jié)構(gòu)與尺寸基本決定于曲柄銷直徑D2、長度B2、連桿軸瓦厚度δ2和連桿螺栓直徑dm。其中D2、B2是D2/D=0.55～0.65，取0.60，則D2=42mm；B2/D2=0.6～0.7，取0.65，則B2=27.3mm，取B2=27mm。一般取H3≈H4≈（0.35～0.5）D2，取0.45，則H3≈H4≈18.9mm。為提高連桿大頭結(jié)構(gòu)剛度和緊湊性，連桿螺栓孔間距離C應(yīng)盡量小，因此螺栓孔與軸瓦孔間距很小，為（1～1.5）毫米，因此取1.27，則C=53.34mm。螺栓孔外側(cè)壁厚一般不應(yīng)小于2毫米（取3毫米）。

2.2 連桿體校核計算

此部分包括運用經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù)分別對連桿小頭、連桿桿身、連桿大頭的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行強度和剛度等的校核計算。

2.3 連桿體結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)上述所確定的連桿體結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用AutoCAD對連桿體進(jìn)行了詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖所示：小頭軸承孔直徑d1=18mm，寬度B1=23mm，外形尺寸D1=25mm，襯套外徑d=19.5mm，連桿長度l=120mm，曲柄銷直徑D2=39mm，長度B2=25mm，大頭孔直徑D2ˊ=47mm。

3、連桿大頭蓋設(shè)計

本節(jié)對連桿大頭蓋進(jìn)行了設(shè)計，包括連桿大頭蓋基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定，并運用經(jīng)驗公式對大頭蓋進(jìn)行校核計算，最后利用AutoCAD對連桿大頭蓋進(jìn)行詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計。曲柄銷直徑D2=39mm，長度B2=25mm，連桿大頭孔直徑D2ˊ=47mm，大頭蓋孔距離C=53.34mm。

4、連桿螺栓設(shè)計

本節(jié)對連桿螺栓進(jìn)行了設(shè)計，包括連桿螺栓的基本參數(shù)確定，其次運用經(jīng)驗公式對連桿螺栓進(jìn)行校核計算，最后利用AutoCAD對連桿螺栓進(jìn)行詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計。連桿螺紋直徑dM= 7mm，螺栓距離C=53.34mm，并且設(shè)有圓角和倒角。

5、總結(jié)

本次的主要設(shè)計任務(wù)是設(shè)計滿足足夠剛度和強度要求的470Q汽油機連桿，并能夠很好的運用數(shù)學(xué)方法以及AutoCAD軟件。

[1] 曹正.汽車發(fā)動機連桿材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.汽車工藝與材料，2007，(1) ：7-10.

[2] 鄧文英.金屬工藝學(xué).北京：高等教育出版社，2008.4：6-11.

[3] 楊連生.內(nèi)燃機設(shè)計.北京：國防工業(yè)出版社，1981.8：226-281.

[4] 張翼，蘇鐵雄.發(fā)動機設(shè)計.太原：中北大學(xué)出版社，2008.2：72-92.

470Q gasoline engine connecting rod design

Zhang Xin, Li Yanxia
（Chang'an University Automotive Institute, Shaanxi Xi’ an 710064）

This article 470Q gasoline engine connecting rod set, the first under the working conditions of the connecting rod connecting rod of the program design, including determining the choice of materials and structural types, rod length and other basic parameters; then use the empirical formula and empirical data on even bar group were determined structural parameters, including the connecting rod body, small head bushings, big bonnet and connecting rod bolts, and the parameters were determined by calculating the stiffness and strength check to ensure that the link in the permitted range of mechanical load Finally, the use of AutoCAD on the link for a detailed structural design; inside.

Gasoline；Link；Structure；Design

U463

A

1671-7988(2014)09-70-02

張鑫，就讀于長安大學(xué)汽車學(xué)院，動力機械及工程專業(yè)。