470Q汽油机连杆设计

张鑫，李艳霞

（长安大学 汽车学院，陕西 西安 710064）

470Q汽油机连杆设计

张鑫，李艳霞

（长安大学 汽车学院，陕西 西安 710064）

本文对470Q汽油机连杆进行设计，首先根据连杆的工作条件对连杆进行了方案设计，包括材料和结构型式的选择，连杆长度等基本参数的确定；然后利用经验公式及经验数据对连杆组进行了结构参数确定，包括连杆体、小头衬套、大头盖和连杆螺栓，并对所确定的参数进行了刚度和强度的校核计算，确保连杆的机械负荷在许可范围内；最后利用AutoCAD对连杆进行了详细结构设计。

汽油机；连杆；结构；设计

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

1、连杆组方案设计

1.1 连杆材料选择

连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷。因此，在设计时应首先保证连杆具有足够的疲劳强度和结构刚度。为了保证连杆在结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，一般多用精选含碳量的优质中碳结构钢45模锻，只有在特别强化且产量不太大的柴油机中用40Cr等合金钢。

1.2 连杆结构型式选择

连杆的结构形式，直接影响到机械加工工艺的可靠性和经济性。影响连杆结构工艺性的因素除应考虑一般的结构工艺性外，还应考虑几点，连杆盖和连杆体的连接方式、连杆的大小头的厚度、连杆杆身油孔的大小和深度。

1.3 连杆基本参数确定

（1）连杆衬套内径

衬套与活塞销的配合间隙应尽量小，以不发生咬合为原则。一般有d1/D=0.25～0.3，取0.26，D=70mm则衬套内径d1=70×0.26=18mm。

（2）连杆小头宽度

设计连杆小头的任务是确定其小头轴承孔直径d1和宽度B1、外形尺寸D1、衬套外径d和润滑方式。其中d1、B1已在活塞组设计中确定，据统计，一般有d1/D=0.25～0.3，取0.26，D=70mm则d1=70×0.26=18mm；d/d1=1.05～1.15，取1.08，则d=19.5mm；D1/d=1.2～1.35，取1.32，则D1=25mm；B1/d1=1.2～1.4，取1.3，则小头宽度B1=23mm。

（3）连杆大头孔直径

连杆大头的结构与尺寸基本决定于曲柄销直径D2、长度B2、连杆轴瓦厚度δ2和连杆螺栓直径dm。其中D2、B2是根据曲轴强度、刚度和轴承的承压能力，在曲轴设计中确定，D2/D=0.55～0.65，取0.60，则D2=42mm。

（4）连杆长度

设计连杆时首先要确定连杆大小头孔间的距离，即连杆长度l。它通常是用连杆比λ=r/l来说明的，取λ=0,27，r=32.5mm，则l=0.27×32.5=120mm。

2、连杆体设计

2.1 连杆体结构参数确定

（1）连杆小头的结构参数

设计连杆小头的任务是确定其结构尺寸，小头轴承孔直径d1和宽度B1、外形尺寸D1、衬套外径d和润滑方式。一般有d1/D=0.25～0.3，取0.26，D=70mm则d1=70×0.26=18mm；d/d1=1.05～1.15，取1.08，则d=19.5mm；D1/d=1.2～1.35，取1.32，则D1=25mm；B1/d1=1.2～1.4，取1.3，则B1=23mm；关于衬套外径d=d1+2δ，衬套厚度取0.75mm，则d=19.5mm。

（2）连杆杆身的结构参数

“工”字形断面的平均相对高度H∕D=0.2～0.3（汽油机）和0.3～0.4（柴油机）。高宽比H∕B=1.4～1.8。B=11mm；Hmin=15.4mm；Hmax=19mm。

（3）连杆大头的结构参数

连杆大头的结构与尺寸基本决定于曲柄销直径D2、长度B2、连杆轴瓦厚度δ2和连杆螺栓直径dm。其中D2、B2是D2/D=0.55～0.65，取0.60，则D2=42mm；B2/D2=0.6～0.7，取0.65，则B2=27.3mm，取B2=27mm。一般取H3≈H4≈（0.35～0.5）D2，取0.45，则H3≈H4≈18.9mm。为提高连杆大头结构刚度和紧凑性，连杆螺栓孔间距离C应尽量小，因此螺栓孔与轴瓦孔间距很小，为（1～1.5）毫米，因此取1.27，则C=53.34mm。螺栓孔外侧壁厚一般不应小于2毫米（取3毫米）。

2.2 连杆体校核计算

此部分包括运用经验公式和数据分别对连杆小头、连杆杆身、连杆大头的结构参数进行强度和刚度等的校核计算。

2.3 连杆体结构设计

根据上述所确定的连杆体结构参数，利用AutoCAD对连杆体进行了详细结构设计，如图所示：小头轴承孔直径d1=18mm，宽度B1=23mm，外形尺寸D1=25mm，衬套外径d=19.5mm，连杆长度l=120mm，曲柄销直径D2=39mm，长度B2=25mm，大头孔直径D2ˊ=47mm。

3、连杆大头盖设计

本节对连杆大头盖进行了设计，包括连杆大头盖基本结构参数的确定，并运用经验公式对大头盖进行校核计算，最后利用AutoCAD对连杆大头盖进行详细结构设计。曲柄销直径D2=39mm，长度B2=25mm，连杆大头孔直径D2ˊ=47mm，大头盖孔距离C=53.34mm。

4、连杆螺栓设计

本节对连杆螺栓进行了设计，包括连杆螺栓的基本参数确定，其次运用经验公式对连杆螺栓进行校核计算，最后利用AutoCAD对连杆螺栓进行详细结构设计。连杆螺纹直径dM= 7mm，螺栓距离C=53.34mm，并且设有圆角和倒角。

5、总结

本次的主要设计任务是设计满足足够刚度和强度要求的470Q汽油机连杆，并能够很好的运用数学方法以及AutoCAD软件。

[1] 曹正.汽车发动机连杆材料的现状与发展趋势.汽车工艺与材料，2007，(1) ：7-10.

[2] 邓文英.金属工艺学.北京：高等教育出版社，2008.4：6-11.

[3] 杨连生.内燃机设计.北京：国防工业出版社，1981.8：226-281.

[4] 张翼，苏铁雄.发动机设计.太原：中北大学出版社，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

张鑫，就读于长安大学汽车学院，动力机械及工程专业。