1、連桿的工作狀況。

  連桿的小端與活塞銷連接并隨活塞往復(fù)運動，連桿的大端與曲柄銷連接并隨曲軸轉(zhuǎn)動。因此，連桿體不僅上下運動，而且左右擺動，做復(fù)雜的平面運動。

  連桿承受的基本載荷是拉伸載荷和壓縮載荷。大拉伸載荷P'j出現(xiàn)在進氣沖程開始的上止點附近，其值為活塞組和連桿質(zhì)量在計算截面上方的往復(fù)慣性力，即：

  Gˊ ——型活塞組重力，n;

  Gˊ i——計算截面上方連桿的重力，n;

  G——重力加速度，9.8m/s2。

  ——連桿比;

  R——曲柄半徑，m;

  ——曲軸角速度，弧度/秒。

  大壓縮載荷P’。它出現(xiàn)在膨脹沖程開始時的上止點附近，它的值是破裂壓力減去慣性力產(chǎn)生的推力。也就是

  Pz=Pz-pj(2)

  Pz——型作用在活塞上的氣體總壓力，n;

  Pz=

  pz ——作用在活塞頂部的單位面積空氣壓力，N/mm2;

  D——氣缸直徑，mm。

  另外，由于連桿是細長桿，在壓縮載荷的作用下，還會在平行和垂直于曲軸軸線的平面內(nèi)引起彎曲。這兩種彎曲都會給軸帶來額外的彎曲應(yīng)力。在制造連桿時，如果出現(xiàn)初始彎曲和偏心，上述情況會更加嚴重。連桿的角加速度和轉(zhuǎn)動慣量引起的轉(zhuǎn)動慣量也使連桿承受額外的彎矩(圖4-1)。

  2.連桿的設(shè)計要求。

  根據(jù)連桿的工況和載荷，在設(shè)計連桿時，首先要保證連桿有足夠的疲勞強度和結(jié)構(gòu)剛度。如果強度不足，連桿螺栓、大頭蓋或軸會斷裂，導(dǎo)致嚴重事故。同樣，如果連桿組的剛度不足，也會對曲柄連桿機構(gòu)的工作產(chǎn)生不良影響。比如連桿大端的變形使連桿螺栓承受額外的彎曲;大頭孔的不圓影響連桿軸承的潤滑(圖4-2a);連桿在曲軸軸線平面內(nèi)的彎曲，使活塞在氣缸內(nèi)歪斜，造成活塞與氣缸之間以及連桿軸承與曲柄銷之間的偏心磨損，從而造成活塞組與氣缸之間漏氣漏油(圖4-2b)。

  經(jīng)驗表明，對于強化程度低的發(fā)動機，剛度比強度更重要。為了增加連桿的強度和剛度，不能簡單地通過擴大結(jié)構(gòu)尺寸來實現(xiàn)，因為慣性力隨著連桿質(zhì)量的增加而相應(yīng)地增加，所以連桿設(shè)計的主要要求之一是盡可能輕地保證結(jié)構(gòu)下足夠的剛度和強度。因此，我們必須選擇高強度材料，合理的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，并采取技術(shù)措施來提高強度。

  3.連桿設(shè)計過程。

  設(shè)計連桿時，首先需要指定安裝哪種類型的連桿。由于速度和爆炸壓力的不同，對柴油機連桿和汽油機連桿的剛度、強度和質(zhì)量的要求也不同。柴油機連桿由于爆炸壓力高，轉(zhuǎn)速低，首先要考慮強度，所以結(jié)構(gòu)尺寸過大，質(zhì)量大，剛性好。在設(shè)計汽油機連桿，特別是高速汽油機連桿時，由于其轉(zhuǎn)速高、慣性力大，連桿設(shè)計要求結(jié)構(gòu)輕、重量輕、剛性好。

  遵循上述原則，首先確定連桿長度，這是一個與整機密切相關(guān)的參數(shù)，決定了連桿的基本配置。然后確定連桿小頭孔的尺寸，與活塞銷孔和活塞銷的設(shè)計相聯(lián)系，統(tǒng)一分析確定。連桿大端孔的尺寸與曲軸連桿軸頸的直徑一起決定，也是決定曲軸基本結(jié)構(gòu)的重要尺寸之一

  對于結(jié)構(gòu)尺寸已確定的連桿，連桿的長度公差、大小孔的尺寸、形狀和位置公差、連桿各部分的粗糙度等。應(yīng)參照同類型連桿、國家標準和其他相關(guān)連桿標準進行合理標記。連桿的材料、硬度、熱處理工藝和強化連桿的工藝措施應(yīng)反映在連桿的產(chǎn)品圖紙中。