发动机连杆断裂是一种较为常见的故障现象。引起发动机连杆断裂的原因很多，既有可能是零部件本身的缺陷，也有可能是外来因素的影响，还有可能是用户使用不当造成。连杆断裂的发生往往会导致发动机报废，造成较大经济损失。所以，对发动机连杆断裂的原因进行总结和分析，不仅能够对汽车生产厂家提高产品质量水平有积极的促进作用，而且能指导用户正确使用车辆，避免产生不必要的维修费用。下面分析几种典型的原因。 一、发动机汽缸进水 一辆本田雅阁2.0L乘用车，行驶里程为28993km。在行驶过程中，听到一声较大的异响后发动机熄火，不能再次启动。拖至维修站检查，发现发动机缸体破损（如图1所示）。进一步拆检，发现第一缸连杆断裂。 经分析，连杆材质各项指标均正常，排除了因材质问题引起故障的可能性。检查发动机舱时发现：电池安装座上有较多
泥沙；在保险丝盒附近有大量飞溅的泥点；拆开空气滤清器，发现空气滤清器上盖上有较多泥点，且空气滤清器下盖上有相当多的泥土。种种迹象表明，该车曾经涉深水行驶。 解体发动机后，观察各缸缸套上活塞环运动的最高位置（上止点），可以看出第一缸的上止点明显比其它缸低(如图2 所示)。笔者认为，连杆是弯曲运转一段时间后才发生断裂。 该车进气系统由进气口、共鸣腔、空气滤清器、进气管、节气门体、进气歧管等组成（如图3所示）。水是如何进入进气系统从而进入发动机的呢？笔者认为，车辆在水中行驶时会使水面发生较大波动，造成水面高度相对进气口时高时低，水面高于进气口时，发动机将水吸入汽缸。
最初进入汽缸的水，在缸体高温的作用下很快形成水蒸气，使该缸无法形成可燃混合气。随着进水量的增多，水会积存在活塞顶部，使燃烧室的有效容积减小，压缩阻力增大，活塞传给连杆的压力也增大。当积水量达到一定程度(如接近燃烧室容积)时，压缩行程实际上变成了对水的压缩，连杆所承受的压力急剧增大，以至发生弯曲变形直至断裂，从而打破发动机缸体。 现代发动机一般采用直径较大的进气总管和进气阻力系数较小、呈弯曲手指状的进气歧管，给空气的进入提供便利的条件。然而，如果车辆在深水路面行驶，这种结构同样给水的进入提供便利条件。一般情况下，当水被吸入进气管时，由于惯性，水将首先涌到水平的进气总管末端，然后再往回流，导致位于进气总管末端的第一缸进气歧管最易进水。另
第四章典型零部件(连杆)的设计 连杆是发动机最重要的零件之一，近代中小型高速柴油机，为使发动机结构紧凑，最合适的连杆长度应该是，在保证连杆及相关机件运动时不与其他机件相碰的情况下，选取小的连杆长度，而大缸径的中低速柴油机，为减少侧压力，可适当加长连杆。 连杆的结构并不复杂，且连杆大头、小头尺寸主要取决于曲轴及活塞组的设计。在连杆的设计中，主要考虑的是连杆中心距以及大、小头的结构形式。。连杆的运动情况和受力状态都比较复杂。在内燃机运转过程中，连杆小头中心与活塞一起作往复运动，承受活塞组产生的往复惯性力；大头中心与曲轴的连杆轴颈一起作往复运动，承受活塞连杆组往复惯性力和不包括连杆大头盖在内的连杆组旋转质量惯性力；杆身作复合平面运动，承受气体压力和往复惯性力所产生的拉伸.压缩交变应力，以及压缩载荷和本身摆动惯性力矩所产生的附加弯曲应力。 为了顺应内燃机高速化趋势，在发展连杆新材料、新工艺和新结构方面都必须既有利于提高刚度和疲劳强度，有能减轻质量，缩小尺寸。 对连杆的要求： 1、结构简单，尺寸紧凑，可靠耐用； 2、在保证具有足够强度和刚度的前提下，尽可能的减轻重量，以降低惯性力； 3、尽量缩短长度，以降低发动机的总体尺寸和总重量； 4、大小头轴承工作可靠，耐磨性好； 5、连杆螺栓疲劳强度高，连接可靠。 但由于本设计是改型设计，故良好的继承性也是一个考虑的方面。 4.1连杆材料 结合发动机工作特性,发动机连杆材料应当满足发动机正常工作所需要的要求。应具有较高的疲劳强度和冲击韧性，一般选用中碳钢或中碳合金钢，如45、40Cr等，本设计中发动机为中小功率发动机，故选用一般的45钢材料基本可以满足使用要求。
v .. . .. 汽车发动机连杆失效分析 学院机电工程学院 作者XXX 学号XXXXXXXX 专业班级XXXXXXXX 小组成员XXXXXXXXXXXXXX 指导教师XXXXXX 2013年12月
目录 引言 (3) 一．基本知识 (3) 1. 连杆的结构 (3) 2. 制造工艺 (3) 3. 钢锻连杆使用材料 (3) 4. 连杆受力分析及有限元法 (3) 二．断口理化检验 (3) 1. 材料化学成分 (3) 2. 断口外观质量和失效形貌 (3) 3. 微观断口夹杂物检测分析 (3) 4. 断口金相组织 (3) 5. 断裂位置 (3) 三．失效原因（断裂原因） (3) 1. 失效原因总结 (3) 2. 连杆疲劳强度研究 (3) 3. 连杆疲劳寿命预测 (3) 四．总结 (3) 1. 影响疲劳强度的主要因素 (3) 2. 对连杆生产的建议 (3) 五．参考文献 (3)
引言 连杆是车用发动机的重要部件，从对车用发动机的失效历史数据来看，连杆的失效概率非常高，而且其失效模式与失效原因具有多态性，其本身结构的复杂性、制造工艺、热处理工艺、工况的恶劣程度、使用频率以及设备维护、维修等因素均可造成失效。 连杆的作用是将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动，并把活塞上的力传给曲轴。连杆小端做往复运动，大端做旋转运动，杆身做复杂的平面运动，它承受活塞传来的气体压力，往复运动惯性力及本身摇摆所产生的惯性力的作用，这些力的大小和方向周期性变化，易引起连杆失效。据统计，连杆的主要破坏形式是疲劳破坏。 摘要：连杆的主要破坏形式是疲劳破坏。本文主要对钢锻连杆进行分析，并从连杆结构、制造工艺、受力分析、所选材料以及断口组织结构等方面对失效原因和疲劳破坏进行分析总结。 关键词：汽车、发动机、钢锻连杆、失效分析、疲劳
1．连杆受力及其特征： 1.)四冲程内燃机连杆在整个工作循环中时而受压，时而受拉，二冲程内燃机的连杆 则几乎是一直受压； 2.)连杆的摆动使杆身产生惯性力矩并使连杆受弯； 3.)主副连杆机构中的副连杆的作用力产生附加弯矩 2．设计连杆时注意： 1.)应从疲劳强度的角度来考虑连杆的强度设计，几乎所有连杆因强度问题而出现的 事故均系耐疲劳强度下不足所致； 2.)应保证连杆有足够的刚度，特别应避免连杆大、小端孔的变形过大，以保证轴瓦 与衬套能可靠工作，同时应力求减小给连杆螺栓增加附加弯曲应力； 3.)保证连杆大、小端轴瓦和衬套可靠工作、足够的耐磨性和抗疲劳性，以适应柴油 机不断提高功率和降低维护保养费用，延长检修期的需要。 3．平切口连杆大端： 连杆大端盖的剖分面与连杆中心垂直。杆身与大端盖之间用连杆螺栓联接。平切口结构连杆大端的曲柄销尺寸范围为dp≤(0.65-0.72)D。尽管这种大端结构及制造工艺均甚为简单，且仍广泛应用于高、中速内燃机中，但由于曲柄销径的增大受到限制，这种结构难以用于高参数的柴油机中。 4．斜切口连杆大端： 当连杆的接合面宽度K相同时，斜切口式连杆大端可以按排较大的连杆轴颈，而仍能保持由气缸中抽出活塞连杆组的优点。通常斜切口连杆大端许可安排下的连杆轴颈为dp≤0.85D. 5．连杆大端盖： 1.)梳齿形断面：结构轻，刚度较均匀，但加工困难、成本高，只能用于轻型高速柴 油机； 2.)双筋式：刚度亦较均匀，由于大端盖筋的方向与杆身上工字形断面肋片方向垂直 而不便与连杆体用同一幅锻模制造； 3.)T型断面：结构简单，易于锻造和机械加工，在中、高速柴油机中应有较多； 4.)工字形断面：结构合理，适合于铸钢毛坯，多用于中低速柴油机 6．连杆小端结构的优缺点： 1.)锻造毛坯的连杆，表面有7-10度的拔模角，通常在模锻之后外表不再机械加工， 广泛用于强载度不高，大批量生产的，尺寸不大的产品中； 2.)自由锻毛坯经车削加工而成，小端呈球形，杆身多呈圆柱形，工艺简单，结构笨 重，适用于小批量生产的中低速柴油机； 3.)在于增加小端顶部中央截面的抗弯能力； 4.)可以分别增加连杆小端及活塞销座的主要承压面，许多强载度较高的柴油机连杆 采用； 5.)二冲程高速柴油机的连杆小端，其特点在于衬套内表面有螺旋形布油槽，能向连 杆小端轴承内表面供应较充分的润滑油。 7．连杆杆身设计时为什么选用工字梁：
某8V柴油机连杆小头衬套故障分析与改进设计 赵志强1王根全1王延荣1 张利敏1 许春光1 (1.中国北方发动机研究所（天津），天津300400) 摘要：针对某8V柴油机50h台架试验中出现的衬套磨损和松动的故障，在故障分析的基础上，从改善轴承润滑、提高衬套固持力和提高连杆小头刚度三方面入手，借助经验、理论计算及有限元仿真等手段开展结构改进分析进而提出改进方案，该方案经500h台架耐久性试验考核未重现上述故障，由此验证本文改进措施的有效性。 关键词：柴油机衬套改进设计试验验证 连杆是往复活塞式内燃机动力传递的重要组件，它承受周期性交变载荷，把活塞旋转往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，并将作用在活塞上的力传递给曲轴对外输出功率[1,2]。连杆小头衬套作为连杆组件的关键零件，它与活塞销组成一对滑动轴承副，连杆小头衬套与连杆体采取过盈的方式紧固联接、小头衬套与活塞销为间隙配合，连杆衬套的磨损和松动是连杆的主要失效形式。 本研究对象为某8V柴油机连杆小头衬套，分析并确定其故障机理，基于经验、理论公式和有限元仿真软件技术确定出改进方案，最终经试验验证，找到衬套磨损和松动的解决措施。 1 某8V柴油机连杆小头衬套故障描述 某8V柴油机在初样机阶段多台样机在50h 台架试验中发生衬套磨损和松动的故障，连杆小头衬套磨损故障见图1、连杆小头衬套松动见图2。 图1连杆小头衬套磨损故障 图2连杆小头衬套松动故障 2 故障分析 依据经验分析，连杆衬套磨损、发黑一般应从润滑角度考虑；连杆小头衬套松动、脱出应该从衬套与连杆体固持力不足角度分析，但往往两者非独立故障导致衬套故障，存在一定关联关系影响。如连杆轴承润滑不良，衬套和活塞销摩擦表面的摩擦磨损状态会发生剧变，衬套安装固持力和摩擦力会此消彼长，过度的磨损使衬套的固持力持续下降，而摩擦力持续增加，当衬套安装固持力和工作摩擦力发生逆转时，故障现象随即出现；而衬套固持力不足，衬套会发生松动和旋转现象，使衬套进油孔和连杆体进油孔位置错位，导致轴承润滑不畅发生衬套磨损和烧蚀故障。鉴于上述分析，决定从提高固持力和加强润滑两条思路同时出发，以解决某8V柴油机的连杆衬套故障。 3 改进方案
—汽车发动机连杆的热处理工艺设计 目录 摘要---------------------------------------------------------------------------------------------------（1）1.概述--------------------------------------------------------------------------------------------（2）1.1 前言-----------------------------------------------------------------------------------------------（2）1.2 使用性能-----------------------------------------------------------------------------------------（2） 1.3 失效形式---------------------------------------------------------------------------------------（2） 1.4 材料选择---------------------------------------------------------------------------------------（2） 1.4.1技术要求-----------------------------------------------------------------------------------（2） 1.4.2材料比较------------------------------------------------------------------------------------(3) 1.5热处理工艺及目的----------------------------------------------------------------------- ----(4) 1.5.1退火--------------------------------------------------------------------------------------------(4) 1.5.2正火-------------------------------------------------------------------------------------------（4） 1.5.3淬火----------------------------------------------------------------------------------------- （4） 1.5.4回火--------------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.1工艺路线------------------------------------------------------------------------------------- -（5） 2.1.1 等温退火---------------------------------------------------------------------------------（5） 2.1.2淬火----------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.1.3回火-----------------------------------------------------------------------------------------（6） 3.实验结果及分析---------------------------------------------------------------------6） 3.1 组织及分析----------------------------------------------------------------------------------（6） 3.1.1原始组织----------------------------------------------------------------------------------- （6） 3.1.2 等温退火后组织---------------------------------------------------------------------------（7） 3.1.3淬火后组织----------------------------------------------------------------------------------(7) 3.1.4 回火后组织---------------------------------------------------------------------------------（8） 3.2 缺陷分析------------------------------------------------------------------------（8） 3.2.1过热-----------------------------------------------------------------------------------------（8） 3.2.2欠热-----------------------------------------------------------------------------------------（8） 3.2.3淬火裂纹-----------------------------------------------------------------------------------（8） 3.2.4脱碳组织-----------------------------------------------------------------------------------（8） 3.2.5热处理变形--------------------------------------------------------------------------------（9） 3.2.6软点-----------------------------------------------------------------------------------------（9） 3.2.7回火缺陷-----------------------------------------------------------------------------------（9） 4 . 总结--------------------------------------------------------------------------------（10） 5. 参考文献-------------------------------------------------------------------------（10） 6.致谢----------------------------------------------------------------------------------（10）
摩托车发动机连杆断裂原因分析 陈明，谭莹，曹标，周崎，刘健斌 (广州出入境检验检疫局化矿金属材料检测技术中心，广东广州510623) 要：对断裂的摩托车发动机连杆进行宏观、金相及断口分析。结果表明连杆与输出轴之间曾发生强烈磨擦， 连杆局部区域应力集中及温度过高，降低了该区域的疲劳强度。同时该区域组织中存在的较粗大的碳化物 了基体组织的连续性，加速了裂纹的形成和扩展。 词：连杆；疲劳断裂；失效分析 东某摩托车厂一辆摩托车在运行了2000km后发生机械故障，经拆机检查，发现发动机曲轴连杆断裂。厂家送来断裂连杆要求进行断裂原因分析。据悉该连为20CrMnTi，表面经过渗碳处理。连杆工作原理见图1，连杆的往返运动带动两传动曲轴转动。 图1 曲轴连杆工作示意图 宏观检查 失效连杆件有两个断口，杆身未发现明显变形(图2)，在连杆断裂端的轴承弧面可见许多与断口平行的裂纹[图3(a)]；断裂端一侧面存在强烈磨擦痕迹[图3(深度达0.5mm；轴承弧面靠近磨擦侧面一端可见蓝灰色的高温氧化痕迹[图3(c)]，连杆另一端未发现裂纹。断口1(图2左边的断口)较为光滑平整，断口损，中部可见疲劳弧线[图3(d)]；断口2(图2右边的断口)未见疲劳弧线。
图2 曲轴连杆全貌 (a)连杆断裂端的轴承弧面裂纹；(b)连杆的一个侧面受到磨损； (c)曲轴轴承弧面靠近磨擦侧面一端蓝灰色的高温氧化痕迹；(d)断口1全貌 图3 磨损及断裂处的宏观形貌 扫描电镜分析 断口1在扫描电镜下显示疲劳弧线[图4(a)]；根据弧线的走向可以找到疲劳源，疲劳源在[图4(d)]右下方拐角处，局部放大，源区的细微组织大部分已磨看到放射棱特征[图4(b)]；在疲劳扩展区可见疲劳条纹及二次裂纹[图4(c)]；断口2未见疲劳条纹，只有韧窝，可见断口1是最先开始断裂的断口，而断次断口。
第三章 连杆的基本设计 3.1 连杆结构及长度的确定 单列式汽油机的连杆，根据大头的结构一般可分为平切口、斜切口连杆及分体式连杆。多列式柴油机的连杆有并列连杆、叉形连杆、主副连杆等类型。 连杆的长短直接影响到柴油机的高度及侧压力的大小,较长的连杆能使惯性力增加,而同时在侧压力方面的改善却不明显。因此在柴油机设计时,当运动件不与有关零部件相碰时,都力求缩短连杆的长度。 连杆长度L （即连杆大小头孔中心距）与结构参数l R =λ（R 为曲柄半径）有关。连杆 长度越短，即λ越大，则可降低发动机高度，减轻运动件重量和整机重量，对高速化有利，但λ大，使二级往复惯性力及气缸侧压力增大，并增加曲轴平衡块与活塞、气缸相碰的可能性。 在现代高速内燃机中，连杆长度的下限大约是l=3.2，即λ=1/3.2，上限大约是l=4R 。连杆长度的确定必须与所设计的内燃机整体相适应，连杆设计完成后应进行零件之间的防碰撞校核，应校核当连杆在最大摆角位置上时是否与气缸套的下缘相碰，以及当活塞在下止点附近位置上时活塞下缘是否与平衡重相碰，它们之间的最小距离都不应小于2～5毫米[]4。 在机体的设计中，已经根据要求设计出连杆长度为 168mm 。 3.2连杆小头的设计 3.2.1 小头结构型式 现代内燃机绝大多数采用浮式活塞销，也就是说， 在运转过程中活塞的销座中和在连杆的小头中都 是能够自由转动的。 本连杆的小头的设计采用薄壁圆环形结构，优点是构形简 单、制造方便，材料能充分应用，受力时应力分布较均匀[]4 。 连杆小头的构造如图3-1所示： 图 3-1 连杆小头结构型式
3.2.2 小头结构尺寸 小头主要尺寸为连杆衬套内径d 和小头宽度b 1（通常小头和衬套制成同样的宽度）。b 1取决于活塞销座间隔b 。 连杆小头主要尺寸比例范围大致如下： D=(0.28～0.42)D δ=(04～0.08)d d 1=(0.9～1.2)d d 2=(1.2～1.4)d 1 根据《内燃机设计》要求[]1，初步设计连杆小头的主要尺寸为： 连杆小头衬套内径 d=25mm, 小头衬套厚度 δ=3mm 宽度同小头同宽 小头孔径 d 1=28mm 小头外径 d 2=34mm 小头宽度 b 1=30mm 小头油孔直径 d 0=3mm 3.2.3 连杆衬套 衬套与连杆小头孔为过盈配合，青铜衬套与活塞销的配合间隙?大致在（0.0004～0.0015）d 的范围内，在采用粉末冶金衬套时，由于衬套压入后，内径会缩小，因此配合间隙应适当放大，一般?大致在（0.0015～0.0020）d 。在四冲程柴油机中，为减少小头轴承的冲击负荷，间隙应尽量取小些，以不发生咬合为原则[]4 。 在小头上方开有集油孔或集油槽，靠曲轴箱中飞溅的油雾进行润滑。润滑油的均匀分布可通过衬套上开布油槽来达到。 设计衬套宽度与连杆小头等宽，厚度为3mm ，选用铅青铜材料。 3.3 连杆杆身 连杆杆身的截形十分重要,它应能在保证强度的前提下有尽量较轻的重量,此外,还要有利于该截面形状向大端、小端的过渡,因此柴油机连杆杆身常采用工字形截面。连杆杆身采用工字形截面，其长轴位于连杆摆动平面，这种截面对材料利用得最为合理。 连杆杆身截面的高H 一般大约是截面宽度的1.5～1.8倍，而B 大约等于（0.26～0.3）D(D 为气缸直径)。为了使杆身能与小头和大头圆滑过渡，杆身截面是由上向下逐渐增大的。杆身的最小截面积与活塞面积之比，对于钢制连杆来说大约是在1 1 2530 的范围内[]4。 根据《柴油机设计手册》要求，本连杆设计的杆身尺寸为： 杆身高度H=25mm
连杆是发动机中的主要传动部件之一，它在柴油机中，把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。 在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头两端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称量后切除不平衡质量。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。在连杆小头的顶端设有油孔(或油槽)，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摆动运动副。 连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有5个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。 1.2 连杆的的材料及毛坯制造 连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如45钢、55钢、40Cr、40CrMnB等。近年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。连杆毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。根据生产纲领为大量生产，连杆多用模锻制造毛坯。连杆模锻形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻成—体。整体锻造的毛坯，
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/7212818730.html, 某发动机连杆断裂原因分析的研究 作者：何元章夏国祥王文建黄平樊红磊 来源：《汽车科技》2012年第02期 摘要：在发动机研发过程中，连杆断裂故障是发动机的致命故障。本文以某款发动机的连杆断裂故障，从各个相关零件进行了全面的分析和判断，利用一一排除的方法分析原因，找出解决措施，确保发动机的可靠性。 关键词：连杆;连杆螺栓;断裂;连杆瓦;故障 中图分类号：TK4 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2012）02-0059-05 Fracture Analysis of Engine Connecting Rod HE Yuan-zhang，XIA Guo-xiang，WANG Wen-jiang，HUANG Ping，FAN Hong-lei （Engine Design Department，Technical Center of DFMC，Wuhan，430058，China） Abstract: Fracture of connecting rod is fatal failure in the engine R&D process. In this paper，we will give an example that carry out all related parts of the phenomenon and find out the fracture reason with one by on method of exclusion. Key words: conrod；conrod bolts；fracture；conrod bearing shells；failure 在发动机研发过程中，连杆断裂是发动机致命故障。目前，连杆断裂故障的分析方法均为光学金相和电子探针分析仪等分析手段，针对故障连杆和连杆螺栓进行分析。然而，影响连杆断裂的原因是多样化且不可预判的，如果仅仅采用光学金相和电子探针分析仪的方法分析，只能判断故障件是否存在问题，并不能找出连杆断裂的真正原因。因此，在分析故障原因时，建立一种有效的、全面的分析方法非常重要。 本文介绍一种FTA故障树的分析方法，能全面和有效的找出失效原因。本文以某款发动机的连杆断裂故障为例，从各个相关零件进行了全面的分析和判断，利用一一排除的方法找出原因，提出解决措施，确保发动机的可靠性。 1 背景
连杆小头衬套材料 1) 小头衬套材料常采用ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuSnlOPbl铸造锡青铜和ZCuA110Fe3铸造铝青铜。 2) 机加工 ①衬套外圆和内孔的圆度不低于GB/T1184—1996规定的7级精度公差。 ②外圆和内孔中心线的同轴度不低于GB/T1184—1996规定的6级精度 公差。 ③衬套外圆表面粗糙度Ｒa3.2μm，内孔表面粗糙度不高于Ｒa1.6μm，但当留有错刮余量时可为及Ｒa6.3μm。 11.十字头 (1)十字头体及滑履 1) 常用材料：十字头体材料常用ZG270-500、QT600-3、HT200等钢和球墨铸铁、灰铸铁及ZG35CrMo、ZG40Cr等合金钢。十字滑履材料常用CuSnSb１１-6轴承合金。 2)毛坯和热处理：铸件质量应符合GB/T6414—1999的规定，铸后对铸铁件应经退火或时效处理；对球墨铸铁应经正火处理；对合金铸钢经退火处理，粗加工后再做调质处理。 3) 机加工： a)十字头工作表面圆度和直线度不低于GB/T1184—1996规定的8级精度 公差。 b) 十字头销孔座中心线对十字头工作表面的垂直度，不低于GB/T1184—1996规定的7级精度公差。 c) 螺纹连接时，十字头体的螺纹中心线对工作表面中心的同轴度，不大于GB/T1184—1996规定的6级精度公差。 d) 螺纹连接时，活塞杆（柱塞）上的紧固螺母在十字头体上的支承面对一字头中心线的垂直度不低于GB/T1184—1996规定的6级精度公差。 e) 十字头工作表面粗糙度为ftxl.6|xr? (2) 十字头导板 1) 材料和热处理。常用材料有铸铁HT200、球墨铸铁QT400-15、铸锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5和ZCuSnlOPbl等。铸后毛坯应经退火、时效处理。毛坯不允许有集中性气孔、砂眼等缺陷^ 2) 机加工: a) 导板工作表面粗粮度为Ｒa1.6μm。 b) 导板内、外圆中心线的同轴度，不低于GB/T1184—1996规定的7级續 度公差。 c) 导板内、外圆直径的圆度、直线度不低于GB/T1184—1996规定的7级精度公差。? (3) 十字头销 1) 材料及热处理。常用材料有45、40Cr钢，表面淬火，推荐硬度45-55HRC;20、20Cr
连杆的结构特点与作用 一，连杆的结构特点： 连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，他在柴油机中，把作用活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。 在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，；连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用，。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。为了保证发动机的运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大，小头两端设置了去不平衡的质量的凸块，以便于在称重后切除不平衡质量，连杆大，小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹，安放，搬运等要求，连杆大，小头的厚度相等（基本尺寸相同）。在连杆小头的顶端设有油孔（或油槽），发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞之间的摆动运动副。 连杆的作用是把活塞与曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有5 个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）：连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度；（4）连杆大。小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。
包头职业技术学院车辆工程系毕业综合技能训练工作报告曲柄连杆机构的常见故障分析 论文撰写人徐超 系部车辆工程系 班级 12级312131班 学号 31213110 指导教师马志民 发任务书日期 2014年 11月 25日
摘要 曲柄连杆机构是发动机将热能转换为机械能的主要机构，是发动机的心脏。发动机运转中,曲柄连杆机构的活塞、活塞环、活塞销、连杆、曲轴和机体受到巨大的冲击力,易产生变形、裂纹或断裂,造成发动机不能启动、异响等。如果该机构发生故障，将使发动机工作状况变坏，动力性下降，机油及燃油消耗量增大。因此，曲柄连杆机构出现故障一定要及时排除。论文对曲柄连杆机构的功用和组成进行阐述，重点描述了机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组等主要机件的具体作用，并分析了曲柄连杆机构在拆卸、装配过程的各种注意事项，进一步研究了曲柄连杆机构故障的现象、产生原因及故障检修方法，并结合具体的故障实例对不同型号汽车进行故障诊断分析与故障排除，实现理论与实践相结合，加深曲柄连杆机构的故障诊断认识。 关键词：曲柄连杆机构故障现象故障原因故障检修
目录 前言 (1) 1 曲柄连杆机构的功用和组成 (3) 1.1曲柄连杆机构的功用 (3) 1.2曲柄连杆机构的组成 (3) 1.2.1机体组 (3) 1.2.2活塞连杆组 (4) 1.2.3曲轴飞轮组 (5) 2 曲柄连杆机构的拆卸与装配 (6) 2.1曲柄连杆机构的拆卸 (6) 2.1.1分解发动机机体组总成 (6) 2.1.2活塞连杆组的拆卸 (6) 2.1.3曲轴飞轮组的拆卸 (7) 2.2曲柄连杆机构的装配 (7) 2.2.1安装曲轴与飞轮 (7) 2.2.2安装活塞连杆组件 (7) 2.2.3气缸体曲轴箱组安装 (8) 3 曲柄连杆机构的常见故障分析 (8) 3.1机体组常见故障分析 (8) 3.2活塞连杆组常见故障分析 (11) 3.3曲柄连杆机构的故障实例分析 (12) 3.3.1故障实例一 (12) 3.3.2故障实例二 (12) 结论 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15)
结构杆件的受力变形 高二（10）班黄钦仪魏萌 指导教师邹樑 摘要 这篇论文通过实验，向我们展示了结构杆件在刚性连接下的受力变形特点以及杆系的不同部位受力对其他部位的影响，并提出了在建筑构筑物时选材的几点建议，为我们设计杆件提供最基本的资料。 研究目的 研究杆件的变形有以下三个目的： 1、使我们了解设计杆件时，除了要满足强度条件以保证安全外，还要满足其刚度条件以保证其正常工作。也就是要求杆件在荷载作用下，弯曲变形不得超过允许范围。 2、是将来我们学习杆件的变形计算的基础。 3、通过实验的分析和对资料的整理，提高了我们分析问题和解决问题的能力。 问题提出 在工程实际中，承受荷载和传递荷载的结构的构件在荷载的作用下，引起周围构件对它们的反作用，同时，构件本身因受内力作用而将产生变形，并且存在发生破坏的可能性。 构件在怎样的受力情况下会产生怎样的变形，构件在受力变形下会不会影响构筑物的正常使用，以及柱子等细长杆件受压时会不会出现屈曲现象致使杆件不能承担荷载，并由此引起整个构筑物的倒坍等都是我们将研究的问题。
研究方法：1收集资料2实验观察3画图分析4访问专业人士 材料：橡胶（型号：HD2803）、胶水 研究结果：在设计房屋、桥梁的楼面时，板和梁是用得最多的结构形式，在横向荷载的作用下，梁将产生弯曲变形，用橡胶做成梁的模型，这种弯曲变形就看得很清楚。 在加载之前，先在杆件的侧面上，划上许多横向直线和纵向直线，然后加载。 1、首先，我们做了一个最简单的杆件受力变形实验。 在一根杆件的两端支两个支点，再在这根杆件上加载（如图） 在加载的过程中可以观察到，杆件受载后弯曲了，但那些纵向直线仍保持直线形式，不过相对旋转了一个角度。 设想梁是由无数纵向纤维所组成，由于弯曲而使截面转动，就使梁凹边纤维缩短，凸边纤维伸长，于是中间必有一层纤维是没有长度改变
汽车发动机连杆失效分析 学院机电工程学院 作者 XXX 学号 XXXXXXXX 专业班级 XXXXXXXX 小组成员 XXXXXXXXXXXXXX 指导教师 XXXXXX 2013年12月
目录 引言 (3) 一．基本知识 (4) 1. 连杆的结构 (4) 2. 制造工艺 (5) 3. 钢锻连杆使用材料 (5) 4. 连杆受力分析及有限元法 (6) 二．断口理化检验 (8) 1. 材料化学成分 (8) 2. 断口外观质量和失效形貌 (8) 3. 微观断口夹杂物检测分析 (9) 4. 断口金相组织 (9) 5. 断裂位置 (10) 三．失效原因（断裂原因） (10) 1. 失效原因总结 (10) 2. 连杆疲劳强度研究 (11) 3. 连杆疲劳寿命预测 (14) 四．总结 (15) 1. 影响疲劳强度的主要因素 (15) 2. 对连杆生产的建议 (16) 五．参考文献 (17)
引言 连杆是车用发动机的重要部件，从对车用发动机的失效历史数据来看，连杆的失效概率非常高，而且其失效模式与失效原因具有多态性，其本身结构的复杂性、制造工艺、热处理工艺、工况的恶劣程度、使用频率以及设备维护、维修等因素均可造成失效。 连杆的作用是将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动，并把活塞上的力传给曲轴。连杆小端做往复运动，大端做旋转运动，杆身做复杂的平面运动，它承受活塞传来的气体压力，往复运动惯性力及本身摇摆所产生的惯性力的作用，这些力的大小和方向周期性变化，易引起连杆失效。据统计，连杆的主要破坏形式是疲劳破坏。 摘要：连杆的主要破坏形式是疲劳破坏。本文主要对钢锻连杆进行分析，并从连杆结构、制造工艺、受力分析、所选材料以及断口组织结构等方面对失效原因和疲劳破坏进行分析总结。 关键词：汽车、发动机、钢锻连杆、失效分析、疲劳 连杆作为传递力的主要部件广泛地应用于各类动力机车上，是各类柴油机或
3.4 静定平面桁架 教学要求 掌握静定平面桁架结构的受力特点和结构特点，熟练掌握桁架结构的内力计算方法——结点法、截面法、联合法 3.4.1 桁架的特点和组成 静定平面桁架 桁架结构是指若干直杆在两端铰接组成的静定结构。这种结构形式在桥梁和房屋建筑中应用较为广泛，如南京长江大桥、钢木屋架等。 实际的桁架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。但根据对桁架的实际工作情况和对桁架进行结构实验的结果表明，由于大多数的常用桁架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷载大多数都是通过其它杆件传到结点上，这就使得桁架结点的刚性对杆件内力的影响可以大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯矩和剪力很小，可以忽略不计。因此，为了简化计算，在取桁架的计算简图时，作如下三个方面的假定： （1）桁架的结点都是光滑的铰结点。 （2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。 （3）荷载和支座反力都作用在铰结点上。 通常把符合上述假定条件的桁架称为理想桁架。 桁架的受力特点 桁架的杆件只在两端受力。因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。在杆的截面上只有轴力。 桁架的分类 （1）简单桁架：由基础或一个基本铰接三角形开始，逐次增加二元体所组成的几何不变体。（图3-14a） （2）联合桁架：由几个简单桁架联合组成的几何不变的铰接体系。（图3-14b） （3）复杂桁架：不属于前两类的桁架。（图3-14c）
3.4.2 桁架内力计算的方法 桁架结构的内力计算方法主要为：结点法、截面法、联合法 结点法――适用于计算简单桁架。 截面法――适用于计算联合桁架、简单桁架中少数杆件的计算。 联合法――在解决一些复杂的桁架时，单独应用结点法或截面法往往不能够求解结构的内力，这时需要将这两种方法进行联合应用，从而进行解题。 解题的关键是从几何构造分析着手，利用结点单杆、截面单杆的特点，使问题可解。 在具体计算时，规定内力符号以杆件受拉为正，受压为负。结点隔离体上拉力的指向是离开结点，压力指向是指向结点。对于方向已知的内力应该按照实际方向画出，对于方向未知的内力，通常假设为拉力，如果计算结果为负值，则说明此内力为压力。 常见的以上几种情况可使计算简化： 1、不共线的两杆结点，当结点上无荷载作用时，两杆内力为零（图3-15a）。 F1=F2=0 2、由三杆构成的结点，当有两杆共线且结点上无荷载作用时（图3-15b），则不共线的第三杆内力必为零，共线的两杆内力相等，符号相同。 F1=F2 F3=0 3、由四根杆件构成的“K”型结点，其中两杆共线，另两杆在此直线的同侧且夹角相同（图3-15c），当结点上无荷载作用时，则不共线的两杆内力相等，符号相反。
雪铁龙塞纳车系发动机连杆断裂原因分析 发动机连杆断裂是一种较为常见的故障现象。引起发动机连杆断裂的原因很多，既有可能是零部件本身的缺陷，也有可能是外来因素的影响，还有可能是用户使用不当造成。连杆断裂的发生往往会导致发动机报废，造成较大经济损失。所以，对发动机连杆断裂的原因进行总结和分析，不仅能够对汽车生产厂家提高产品质量水平有积极的促进作用，而且能指导用户正确使用车辆，避免产生不必要的维修费用。下面分析一种典型的原因。 发动机汽缸进水 一辆东风雪铁龙塞纳2.0L乘用车，行驶里程为61039km。在行驶过程中，听到一声较大的异响后发动机熄火，不能再次启动。拖至维修站检查，发现发动机缸体破损（如图1所示）。进一步拆检，发现第一缸连杆断裂。 经分析，连杆材质各项指标均正常，排除了因材质问题引起故障的可能性。检查发动机舱时发现：电池安装座上有较多泥沙；在保险丝盒附近有大量飞溅的泥点；拆开空气滤清器，发现空气滤清器上盖上有较多泥点，且空气滤清器下盖上有相当多的泥土。种种迹象表明，该车曾经涉深水行驶。
解体发动机后，观察各缸缸套上活塞环运动的最高位置（上止点），可以看出第一缸的上止点明显比其它缸低。我们认为，连杆是弯曲运转一段时间后才发生断裂。 该车进气系统由进气口、共鸣腔、空气滤清器、进气管、节气门体、进气歧管等组成。水是如何进入进气系统从而进入发动机的呢？我们认为，车辆在水中行驶时会使水面发生较大波动，造成水面高度相对进气口时高时低，水面高于进气口时，发动机将水吸入汽缸。 最初进入汽缸的水，在缸体高温的作用下很快形成水蒸气，使该缸无法形成可燃混合气。随着进水量的增多，水会积存在活塞顶部，使燃烧室的有效容积减小，压缩阻力增大，活塞传给连杆的压力也增大。当积水量达到一定程度(如接近燃烧室容积)时，压缩行程实际上变成了对水的压缩，连杆所承受的压力急剧增大，以至发生弯曲变形直至断裂，从而打破发动机缸体。 现代发动机一般采用直径较大的进气总管和进气阻力系数较小、呈弯曲手指状的进气歧管，给空气的进入提供便利的条件。然而，如果车辆在深水路面行驶，这种结构同样给水的进入提供便利条件。一般情况下，当水被吸入进气管时，由于惯性，水将首先涌到水平的进气总管末端，然后再往回