2。3 连杆部件设计要求

在柴油机工作过程中连杆部件的主要作用是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋 转运动，并把活塞受到的由气体燃烧产生的燃烧压力传递给曲轴。柴油机工作时连杆 作由连杆小端往复运动与连杆大端摆动复合形成的的复杂平面运动运动。由于气缸内 气体的燃烧，活塞作往复运动时的速度是不断变化的，当活塞处于上止点和下止点位 置时速度为零，活塞在行程中间附近位置时的速度最大，活塞和连杆小端往复部分的 质量在连杆小端产生往复惯性力。曲轴和连杆大端回转部分质量产生的回转惯性力作

用在连杆大端上。为了使连杆能够达到安全工作的目的，连杆部件的设计应该要满足 以下要求 1： 1）为了确保连杆部件在工作中不出现断裂的情况，连杆具有足够的疲劳强度；

2）连杆大小端与轴承之间能够正常工作，连杆需要足够的刚度；

3）确保有足够的强度刚度的条件下，减少连杆的重量；

4）连杆制造工艺简单，成本低廉。 连杆的可靠与否对于柴油机以及工作人员的安全有很大的影响，连杆的设计与活

塞、曲轴及柴油机整体之间有很大关系，连杆部件不能被单独设计完成。在对连杆部 件的结构、材料及其热处理工艺、尺寸、应力及其变形等进行设计时需要综合考虑强 度、刚度、重量和成本等方面的问题。文献综述

2。4 计算方法与公式

连杆惯性力的大小取决于加速度的大小和连杆摆动部分的质量大小，连杆惯性力 的方向与连杆运动的加速度方向相反。根据连杆动力学分析结果可知，连杆的惯性力 主要来自以下三个方面：（一）活塞组作往复运动时产生的往复惯性力；（二）曲轴回 转部分质量在作回转运动时产生的回转惯性力；（三）连杆摆动产生的惯性力。为了 简化惯性计算过程，采用二质量代替系统进行计算，二质量代替系统即采用两个位于

连杆大小端中心的质点，随曲轴活塞连杆部件作回转运动 2。 连杆部件的受力简图如图 2-1 所示 3。

图 2-1 曲轴活塞连杆部件受力图

--曲轴转角； --连杆摆角；S--活塞位移；v--活塞速度；a--活塞加速度；

Pg  --缸内压力；P--连杆小端力； Pc   --连杆杆身力； PH  --活塞侧推力；

T--曲柄销切向力；N--曲柄销法向力； RC --曲柄销合力； PX  --连杆轴承 x 向力；

PY    --连杆轴承 y 向力

由图 2-1 可知：柴油机运行时曲轴通过上止点位置并转过角时，活塞会向下运 动一段距离 S，S 可通过以下公式计算得出：

通过无因此式表可得到 S/2R 在1 4 随变化时的值。

通过无因此表可以查得在1 4 时 v R随着变化的值。

通过无因此表可得当1 4 时 a R随变化的值。因此可以得到不同的角度来,自.优;尔:论[文|网www.youerw.com +QQ752018766-

时的加速度 a 的值。 因为曲轴在转动，活塞在往复运动，活塞的加速度是随着角度变化而不断变化

的，因此不同的时刻，加速度有不同的值。

连杆的动力分析是结构设计的基础,通过动力分析得出连杆各种作用力以及各种 作用力之间的相互关系,从中找出影响柴油机连杆安全工作的因素，通过改善此因素 达到改善柴油机动力的目的。连杆动力分析还为计算连杆部件的强度、刚度等提供数 据基础。

柴油机工作状态下，其曲柄连杆机构中作用着气体对活塞的压力、往复部分自重 和旋转部分的自重和外部载荷对柴油机的反作用的力。在动力分析过程中，为简化计 算，忽略自重和摩擦阻力的影响，主要分析气体压力和惯性力在连杆部件中的作用情 况。