王鳳云

【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）29-0220-02

一、 V2發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)

V2發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)：最大爆發(fā)力9Mpa，發(fā)動(dòng)機(jī)形式V2 ，額定功率27kW，額定轉(zhuǎn)速4000r/min，最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速700r/min，缸徑×行程79×80mm，曲柄半徑/連桿長(zhǎng)度40mm/125.5mm，活塞組的重量1.33kg，活塞銷重量0.563kg，連桿往復(fù)部分重量0.543kg，連桿旋轉(zhuǎn)部分重量1.267kg。

連桿蓋和桿體的材料均為40Cr GB/T3077-1988，主要化學(xué)成份：碳C：0.37～0.44%；錳Mn：0.50～0.80%；硫S：允許殘余量≤0.035%；鉻Cr：0.80～1.10%； 鎳Ni：允許殘余量≤0.030%；銅Cu允許殘余量≤0.030%。力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 σb （MPa）：≥980；屈服強(qiáng)度 σs （MPa）：≥785；

連桿螺栓的材料為35CrMoGB/T3077-1988，35CrMo在高中頻表面淬火或淬火及低、中溫回火后可用于制造承受沖擊、高載荷的各種機(jī)器中的重要零件，力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度σb （MPa）：≥985；屈服強(qiáng)度σs （MPa）：≥835；

連桿軸瓦的材料為ZCuPb10Sn10 GB/T1176-1987，ZCuPb10Sn10鑄造銅合金潤(rùn)滑性、耐磨性能好，適合用雙金屬鑄造材料。主要化學(xué)成份有：錫 Sn ：9.0～11.0；鋅 Zn：≤2.0（不計(jì)入雜質(zhì)）；鉛 Pb：8.0～11.0；鎳 Ni：≤2.0（不計(jì)入雜質(zhì)）。

力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 σb （MPa）：≥220；屈服強(qiáng)度 σ （MPa）：≥140；

二、受力分析：

連桿工作時(shí)， 一是受燃?xì)獗l(fā)力，對(duì)連桿起壓縮作用，二是活塞連桿組往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力，對(duì)連桿起拉伸作用。還有連桿小頭安裝的襯套、大頭孔安裝的連桿軸瓦作用在孔徑上的壓力，及連桿螺栓預(yù)緊力產(chǎn)生附加載荷。在受力分析時(shí)，近似認(rèn)為最大燃?xì)獗l(fā)力和往復(fù)慣性力均在上止點(diǎn)附近出現(xiàn)，兩者可以疊加。理想做法是用有限元法對(duì)連桿在四個(gè)沖程循環(huán)中進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，會(huì)得到理想的結(jié)果，但計(jì)算過(guò)程過(guò)于復(fù)雜。因連桿破壞大都是拉、壓疲勞斷裂所致，故計(jì)算時(shí)選擇了連桿在受最大壓力和最大拉力兩種情形來(lái)計(jì)算應(yīng)力的分布。在計(jì)算分析時(shí)，連桿受最大拉力工況出現(xiàn)在進(jìn)氣沖程開始的上止點(diǎn)附近，最大壓力工況則出現(xiàn)在做功沖程開始的上止點(diǎn)附近。

連桿是作高速?gòu)?fù)雜平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，它的靜力分析模型還不能完全真實(shí)地反映連桿在工作時(shí)的受力情況。因此，有必要對(duì)連桿結(jié)構(gòu)的靜力分析模型作進(jìn)一步的改進(jìn)。連桿準(zhǔn)動(dòng)態(tài)分析模型就是在其靜態(tài)分析模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)考慮其體積力而對(duì)載何作重新計(jì)算和處理所得到的。根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，只要在作用于連桿的力系中引入相應(yīng)的慣性力，即體積力，就可以將求解連桿的動(dòng)力問(wèn)題化為相應(yīng)的靜力問(wèn)題。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化這種計(jì)算，在計(jì)算中不考慮連桿振動(dòng)的影響。

1.最大拉伸力最大拉伸力出現(xiàn)在進(jìn)氣沖程開始的上止點(diǎn)附近，其值為活塞組和連桿本身質(zhì)量的慣性力（ 摩擦力小，可忽略） ，其中小頭內(nèi)孔受力為上端120°范圍內(nèi)，大頭內(nèi)孔受力為下端180°范圍內(nèi)。

2.最大壓縮力

最大壓縮力出現(xiàn)在做功沖程開始的上止點(diǎn)附近，其值為最大爆發(fā)壓力減去活塞連桿組本身的慣性力。其中小頭內(nèi)孔受力為上端180°范圍內(nèi)，大頭內(nèi)孔受力為下端120°范圍內(nèi)。

3.連桿螺栓預(yù)緊力

連桿螺栓主要作用是連接連桿蓋和連桿體，保證桿身和連桿蓋在任何工況下不發(fā)生分離和橫向錯(cuò)位，均能可靠結(jié)合。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，活塞組和連桿等在工作過(guò)程中產(chǎn)生了往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力，使連桿螺栓承受拉伸載荷。

連桿螺栓在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承受的負(fù)荷最大，為了防止連桿蓋和連桿體發(fā)生分離，在裝配時(shí)須對(duì)連桿螺栓加足夠的預(yù)緊力，為使軸瓦緊貼瓦座，裝配時(shí)對(duì)連桿螺栓還有一個(gè)附加預(yù)緊力，兩力之和為螺栓的預(yù)緊力。螺栓的預(yù)緊力既是螺栓承受的拉力，也是連桿與連桿蓋之間的壓縮力，兩者互為反作用。工作過(guò)程中，在往復(fù)慣性力作用下，螺栓被進(jìn)一步拉長(zhǎng)，而大頭的被壓情況則有所松弛，彈性壓縮變形量減小，于是螺栓與大頭間的互為反作用的預(yù)緊力部分卸載，變?yōu)闅堄囝A(yù)緊力，因此工作時(shí)螺栓承受的最大載荷僅為工作載荷與殘余預(yù)緊力之和，或者說(shuō)是預(yù)緊力與部分工作載荷之和，而不是預(yù)緊力與工作載荷的直接疊加，工作時(shí)螺栓的載荷在最小值與最大值間波動(dòng) 。

對(duì)于一定預(yù)緊力有一臨界工作載荷，此時(shí)對(duì)應(yīng)連桿大頭結(jié)合面間的壓力為零，若最大工作載荷超過(guò)一定值時(shí)，結(jié)合面就會(huì)脫開。所以，為了保證工作時(shí)連桿大頭結(jié)合面不會(huì)脫開，預(yù)緊力與工作載荷必須滿足一定的數(shù)值。