新型国VI柴油发动机连杆的基本参数研究

新型国 VI 柴油发动机连杆的基本参数研究

曾放

四川大学 四川 成都

摘要：文章概述了目前柴油发动机连杆说明，零件结构分析，以及连杆的设计特点。新型国VI柴油发动机想满足高性能，低消耗的设计要求，必须在连杆的设计上有明确要求。

关键词：柴油发动机;连杆;尺寸；高效。

1 发动机连杆介绍

连杆组是主要有五个部分组成的发动机部件。分别是连杆的主体连杆体，与曲轴相连的连杆大端盖，与活塞相连的连杆小端衬套，保护连杆大头的连杆大端轴承衬套和固定连杆的连杆螺栓。连杆组主要承受往复惯性力和气体力。往复惯性力的产生是活塞组通过连杆小头由缸体传递过来的。气体力是活塞销产生的。因为发动机的工作原理是压缩气体，燃烧可燃气体，内部动能带动活塞运动，当活塞运动到顶端之后会因为惯性下落继续压缩气体。所以连杆所受到的力会因为发生方向和大小的变化。疲劳强度不足，会导致连杆体或连杆螺栓在工作时超出疲劳极限，进而造成整个发动机的故障，停止运转甚至于损坏。 如果发动机连杆的刚度不足，可能造成连杆的大端不成圆形，和活塞的之间间隙增大，加大偏心磨损，对活塞，气缸，轴承和曲柄销都会产生破坏性影响^{Error: Reference source not found}。

发动及性能的提升是大势所趋，以满足每日剧增的产品需求。在发动记得运转逻辑中，因为连杆体的刚度，强度，疲劳极限，弹性模量不同，不同的连杆也会导致发动机的不同性能^{Error: Reference source not found}。故要想生产尺寸较小，功率较高，制造工艺先进的成熟柴油发动机，则会对发动机连杆的各种数据提出更高要求：

（1）重量应更轻，以减少惯性，减少能耗和噪音。

（2）高强度和高刚度也需要高韧性。

（3）连杆体越短越好。连杆重量小，惯性小。但是连杆比需要变大。

这意味着连杆的设计和制造需要更精细的选择和工艺。轴具有足够的刚度，可以防止弯曲和变形，也可以防止损坏轴承。

2 连杆零件结构分析

为了减少连杆的惯性力，要求连杆尽可能得轻，所以一般连杆采用工字形横截面，以保证有较高的强度和刚度，有能够减轻零件质量。平行度和垂直度比较高的连杆所能工作的环境也就越稳定，所以在加工的过程中可选用专业夹具的通用加工方法^{Error: Reference source not found}

3 连杆材料要求分析

不同的材料有不同的力学特性，生产成本上又有各自的限制性。未调制合金钢成本较低，目前正逐步取代调制合金钢成为主流的连杆材料。 钛合金连杆可以显着减小两侧的质量并减小惯性力，但是钛合金这种金属的抗拉能力较弱。不能广泛的使用于承受交变载荷的发动机之上。粉末冶金连杆因为材料限制，本身也不能快速发展。我国的钛合金连杆和粉末冶金连杆目前还处于刚起步阶段，技术相对落后。

4 连杆结构及长度确定

连杆的杆体长度会影响发动据的实际性能。因为不同的长度产生的侧压力会不一样，较长的连杆将因为自身重量增加，所以会明显提升连杆所收到的惯性力，但不会显着改善侧压力。所以前面提到，在保证刚度，强度的情况下，尽可能减少连杆长度。

连杆小头因为采用的一般是浮式活塞销，所以都能自由转动^{Error: Reference source not found}。d=(0.28-0.42)D。在本研究中新型国VI发动机中采用连杆小头孔宽度38mm H7( )，过盈配合-0.0035mm。

连杆衬套与小头是过盈配合，为减少小头轴承的冲击负荷。在本研究中新型国VI发动机中采用连杆衬套尺寸38 mmu7( )。过盈配合-0.0085mm^{Error: Reference source not found}。

连杆杆身采取工字形截面，增强受压能力同时降低连杆自重。一般情况下。连杆杆身的高度H=（1.5-1.8）L。

为了装配的时候方便，连杆的大头和曲轴的结构都是采用的剖分式连杆的大头的尺寸应小于其所处的气缸孔。采用螺栓定位。在本研究中新型国VI发动机中采用大头宽度32mm b11( )，间隙配合+0.17mm。

经研究表明，以上参数运用于国Ⅵ柴油发动机中可以基本满足发动机对于两岸的要求，满足高效，低能耗的设计标准。

参考文献：

1. 1. 《连杆大头轴瓦及连杆螺栓》.2011.

   2. 《连杆制造工艺简介》.东风汽车有限公司.2019.

   3. 兰建设，《机械制造工艺与机床夹具》；机械工业出版社，2004.

   4. 《曲柄连杆机构构造与维修》2020.

   5. 《活塞销方式》2017.