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。
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
摘要：位置度检测是机动车零部件检测中经常进行的一项常规检验。所谓“位置度”是指对被评价要素的实际位置对理想位置变动量的指标进行限制。在进行位置度检测时首先要很好地理解和消化图纸的要求，在理解的基础上选择合适的基准。位置度的检测就是相对于这些基准，它的定位尺寸为理论尺寸。 关键词：三坐标;位置度;方法 一、位置度的三坐标测量方法 1.1 计算被测要素的理论位置 ①根据不同零部件的功能要求，位置度公差分为给定一个方向、给定两个方向和任意方向三种，可以根据基准体系及确定被测要素的理论正确位置的两个理论正确尺寸的方向选择适当的投影面，如XY平面、XZ平面、YZ平面。②根据投影面和图纸要求正确计算被测要素在适当投影面的理论位置。 1.2 根据零部件建立合适的坐标系。在PC-DMIS软件中，可以把基准用于建立零件坐标系，也可以使用合适的测量元素建立零件坐标系，建立坐标的元素和基准元素可以分开。 1.3 测量被测元素和基准元素。在被测元素和基准元素取点拟合时，最好使用自动程序进行，以减少手动检测的误差。 1.4 位置度的评价。①在PC-DMIS软件中，位置度的评价可以直接点击位置度图标。②在位置度评价对话框中包含两个页面，特征控制框和高级，首先根据图纸要求设置相应的基准元素，在基准元素编辑窗口中只会出现在编辑当前光标位置以上的基准特征，如图1所示。 ③基准元素设置完成，回到特征控制框选择被测元素，设置基准，输入位置度公差。④在位置度评价的对话框中选择高级，在此对话框中可以设置特征控制框尺寸的信息输出方式和分析选项。如图2的对话框，在标称值一栏中手动键入被测要素的理论位置值，点击评价。 1.5 在报告文本中刷新就可以看到所评价的位置度结果。 二、三坐标测量位置度的注意事项
一、轴径 在单件小批生产中，中低精度轴径的实际尺寸通常用卡尺、千分尺、专用量表等普通计量器具进行检测；在大批量生产中，多用光滑极限量规判断轴的实际尺寸和形状误差是否合格；；高精度的轴径常用机械式测微仪、电动式测微仪或光学仪器进行比较测量，用立式光学计测量轴径是最常用的测量方法。 二、孔径 单件小批生产通常用卡尺、内径千分尺、内径规、内径摇表、内测卡规等普通量具、通用量仪；大批量生产多用光滑极限量规；高精度深孔和精密孔等的测量常用内径百分表（千分表）或卧式测长仪（也叫万能测长仪）测量，用小孔内视镜、反射内视镜等检测小孔径，用电子深度卡尺测量细孔（细孔专用）。 三、长度、厚度 长度尺寸一般用卡尺、千分尺、专用量表、测长仪、比测仪、高度仪、气动量仪等；厚度尺寸一般用塞尺、间隙片结合卡尺、千分尺、高度尺、量规；壁厚尺寸可使用超声波测厚仪或壁厚千分尺来检测管类、薄壁件等的厚度，用膜厚计、涂层测厚计检测刀片或其他零件涂镀层的厚度；用偏心检查器检测偏心距值，用半径规检测圆弧角半径值，用螺距规检测螺距尺寸值，用孔距卡尺测量孔距尺寸。 四、表面粗糙度 借助放大镜、比较显微镜等用表面粗糙度比较样块直接进行比较；用光切显微镜（又称为双管显微镜测量用车、铣、刨等加工方法完成的金属平面或外圆表面；用干涉显微镜（如双光束干涉显微镜、多光束干涉显微镜）测量表面粗糙度要求高的表面；用电动轮廓仪可直接显示Ra0.025～6.3μm 的值；用某些塑性材料做成块状印模贴在大型笨重零件和难以用仪器直接测量或样板比较的表面（如深孔、盲孔、凹槽、内螺纹等）零件表面上，将零件表面轮廓印制印模上，然后对印模进行测量，得出粗糙度参数值（测得印模的表面粗糙度参数值比零件实际参数值要小，因此糙度测量结果需要凭经验进行修正）；用激光测微仪激光结合图谱法和激光光能法测量Ra0.01～0.32μm的表面粗糙度。 五、角度 1．相对测量：用角度量块直接检测精度高的工件；用直角尺检验直角；用多面棱体测量分度盘精密齿轮、涡轮等的分度误差。 2．直接测量：用角度仪、电子角度规测量角度量块、多面棱体、棱镜等具有反射面的工作角度；用光学分度头测量工件的圆周分度或；用样板、角尺、万能角度尺直接测量精度要求不高的角度零件。 3．间接测量：常用的测量器具有正弦规、滚柱和钢球等，也可使用三坐标测量机。 4．小角度测量：测量器具有水平仪、自准直仪、激光小角度测量仪等。 六、直线度
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
第一步：确定公差带的大小和形状。公差带大小及形状是由公差框格中的公差值来确定的，公差值的大小就是公差带的大小，其形状则由公差值有无直径符号来确定，如果公差值前有直径符号，它的公差带就是一个直径等于公差值的圆柱；如果公差值前没有直径符号，它的公差带就应该是相距公差值的两平行平面。从上面的例子中可以看出，6个φ8的孔的位置度公差带是直径为0.1的圆柱，而4个φ12的孔的位置度公差带是直径为0.2的圆柱。 第二步：根据公差带的实体状态修正符号确定补偿公差。公差带的实体状态由公差值后面的修正符号来确定。如果没有任何修正符号，则表示位置度公差带在RFS状态，即公差带的大小与被测孔的实际尺寸无关；如果带MMC符号，则表示公差带适用于被测孔在MMC时，当被测孔的实际尺寸从MMC向LMC偏离时，该偏离量将允许被补偿到位置度公差带上；如果带LMC 符号，则表示公差带适用于被测孔在LMC时，当被测孔的实际尺寸从LMC向MMC偏离时，该偏离量将允许被补偿到位置度公差带上。上图中两个位置度公差均是MMC状态，因此它们的公差带的大小与被测孔的实际尺寸相关。比如对φ8的孔来说，当它的实际尺寸在MMC时（φ8），它的位置度要求为φ0.1，当它的实际尺寸在LMC时（φ8.25），它的位置度公差带就变成了φ0.1＋（φ8.25－φ8）＝φ0.35。同样道理，对φ12的孔来说，当它的实际尺寸在LMC时，允许的最大位置度误差可以达到φ0.6。 第三步：参照基准体系的建立。参照基准体系是由形位公差框格内的参照基准按序指定基准形体来建立的。图中两个位置度的参照基准体系相同，均由基准A和B指定的基准形体建立，其中基准A的是由零件的端面建立的基准平面，它作为第一基准约束了零件的三个自由度（两个旋转自由度及一个平移自由度），基准B是由零件的外圆建立的基准轴线，它作为第二基准约束了零件的两个自由度。这样基准A和B定位后，零件就只剩下绕B轴旋转的一个自由度。由于这两组孔的位置与这个自由度没有关系，因此本例就没有对这个自由度作出限制。同时要注意的是，基准B是带MMB修正符的，因此它模拟基准就是基准形体B的MMB边界。当基准形体B的实际尺寸向它的LMB偏离时，将允许有基准的漂移。（至于基准漂移对位置度公差的影响，我们可以另行专题讨论） 第四步：确定位置度公差带在参照基准系统内的方向和位置。公差带位于是由基本尺寸定义的相对于参照基准的理论正确位置。例中6个φ8的孔的6个位置度公差带应与整体与A基准平面平行，并相距8mm，并沿B基准轴线径向均匀分布（60°夹角）；而四个φ12的孔的四个位置度公差带绕B轴径向均匀分布，其中心线交于B轴，交点距A基准20mm，并与A基准平面成30°角。 第五步：确定被测形体的被测要素。形位公差框格的标注方式决定了被测形体的被测要素。另外如果形位公差框格下有BOUNDARY的注释，则被测要素是指形体的周边轮廓。例中的两个形位公差框格均标注在尺寸的下面，它表示被测形体的被测要素是孔的中心，因此它要求的是孔的中心线满足在理论位置的公差带的要求。 第六步：考虑同步要求。同步要求的条件是：1）参照基准相同，2）基准的顺序相同，3)基准的修正符号相同。当我们在评估图纸上的一个形位公差时，要考虑是否与其它形位公差符合同步要求的条件。本例中的两个位置度的参照基准，基准顺序及修正符号均相同，因此它们符合同步要求的条件，这就要求我们对这两个位置度公差同时评价，同时满足。如果用检具测量的话，就要求我们对这两个位置度在一次装夹后同时评判。 第七步：测量方法及评估依据的确定。经过前面六步的分析，我们对位置度具体要求已经很清晰了。最后一步的目的是找出一种合适的测量方法来评价这个位置度以能更深入地理解它。从设计的角度来说，如果我们用形位公差清晰地定义了一张图纸却找不到一种合适的测量方法来评价它，那这种设计也是失败的。从上面这个例子来说，我们已经了解了基准形体及其状态，公差带的大小形状及其修正符号，公差带的位置及被测要素；并且我们也知道了这两个位置度要满足同步要求，这样我们就可设计一个功能检具来同时测量这两个位置度。基准形体A可以用一平
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
1.基准﹔ 2.理論位置值﹔ 3.位置度公差 三、位置度公差帶
四、位置度的標注與測量方法
3﹑以中心线左边第二根端子为例﹐测出实际尺寸D1(0.82)﹑D2(1.02)﹐根据位置度公差定义﹐ DE=abs(Da-Dt) =abs{(D1+D2)/2-Dt)} =abs[(0.85+1.00)/2-0.90}] =0.025<0.05 其中﹐DE表示实际偏差 abs表示绝对值 Da表示实际位置尺寸 Dt表示理论位置尺寸﹐对于不同的端子﹐它们的理论位置尺寸是不同的﹐测量时测量者须自行计算 ﹐因为下面这种方法多了一次置中归零﹐置中归零不仅测量繁琐﹐而且会增加测量误差。 DE=abs(Da-Dt) =abs{(D1+D2)/2-Dt)} = abs{[(d1+ Dt) +( Dt-d2)]/2-Dt)} =abs[(d1-d2)/2] =abs[(0.12-0.08)/2] =0.02<0.05
(二)﹑IDE 44P垂直位置度的标注与测量 如图﹐IDE 44P端子在垂直方向上具有以下特点﹕排数少（只有两排）﹐每排端子数量多（达22PIN）﹐长度值为端子材厚值﹐对于不同的端子﹐其值差异极小﹐因此我们可把上排端子和下排端子分别看成两个整体。下面以下排端子为例介绍其测量方法。 一、测出角柱垂直方向上Φ1.70的实际尺寸﹐然后置中归零﹔ 二、往下偏移2.00﹐然后归零﹔ 三、分别找出位置向上和向下偏离最大的端子﹐测出其端子上下表面的距离﹐并测出端 子实际材厚值﹕ DE1=d1-T/2=0.15-0.20/2=0.05 DE2=d2-T/2=0.17-0.20/2=0.07 下排端子的位置度最大偏差为﹕max（DE1﹐DE2）=0.07<0.10
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。
柴油机连杆组设计 内燃机的连杆组包括连杆体,连杆盖，连杆轴瓦和连杆螺栓。而连杆体有常分为连杆小头，杆身和大头三部分。连杆组的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞组上的力传给曲轴。 连杆的设计 一．连杆的工作情况，设计要求和材料选用 （一）工作情况 连杆小头与活塞销相连接，与活塞一起做往复运动，连杆大头与曲轴销相连和曲轴一起左旋转运动。因此，连杆体除了上下运动外，还左右摆动，做复杂的平面运动。连杆的基本载荷是拉伸和压缩。 1.最大的载荷出现在进气冲程开始的上止点附近，其数值为活塞组和计算断面以上那部分 连杆质量的往复惯性力 2.最大压缩载荷出现在膨胀冲程开始的上止点附近，其数值是爆发压力产生的推力减去前 述的惯性力 3.此外，由于连杆是一细长杆，在压缩载荷作用下，还会引起平行于和垂直于曲轴轴线平 面内的弯曲。两种弯曲都会给杆身以附加弯曲应力。制造连杆时，若有初始弯曲和偏心，以上情况更为加剧。 （二）设计要求 根据以上分析可知，连杆主要承受气体压力和往复惯性力产生的交变载荷。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。如果强度不够，就会产生连杆螺栓，大头盖或杆身的断裂，造成严重事故。同样，如果连杆组刚度不足，也会对曲柄连杆机构的工作带来不好的影响。 很显然，为了增加连杆的强度和刚度，不能简单地依靠加大结构尺寸来达到，因为连杆的重量的增加使惯性力相应增加，所以连杆设计的一个主要要求是在尽可能轻巧的结构下保证足够的强度和刚度。 为此，必须选用高强度的材料；合理的结构形状和尺寸；采用提高强度的工艺措施等。（三）材料的选择 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。 二．连杆长度的确定 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(曲柄半径)／l（连杆长度）的说明的，λ值越大，连杆越短,则发动机总高度或总宽度越小。所以为使发动机紧凑轻巧，现代高速发动机设计中的总趋势是尽量缩短连杆长度。但是连杆缩短会引起活塞侧压力加大，可能增加活塞与气缸的摩擦和磨损。 所以为使发动机的结构紧凑，最合适的连杆长度应该是，在保证连杆及相关机件在运动时不与其他机件相碰的情况下的最短长度。所以连杆长度l和连杆比λ可参考下图可得。
连杆部件设计手册 （内部资料） 版本修改记录编制人审核人批准人日期 第一版新版制订姜立镇曾小春段翔20101031
目录 一、连杆部件的作用及工作条件 二、连杆部件主要结构型式 三、连杆部件的材料选择 四、连杆部件的表面处理 五、连杆部件的设计要点及相关计算 六、连杆部件潜在失效模式 七、连杆部件DV试验及试验目的 八、连杆部件评价标准（或设计准则）
一、连杆的作用及工作条件 连杆把活塞和曲轴连接起来。连杆小头与活塞销连接，并与活塞一起作往复运动；连杆大头与曲轴的曲柄销连接，和曲轴一起作旋转运动；连杆的其余部分则作复杂的平面运动。作用于活塞上的力经连杆传给曲轴。 连杆大头必须具有足够刚度。刚度不足是导致轴瓦发生抱轴、烧瓦、减摩材料疲劳剥落和连杆螺栓断裂等一系列故障的原因之一。因此连杆大头的设计应使连杆大头具有足够的刚度，杆身与大头之间具有平滑的过渡。如果强度不足，在发动机运转过程当中一旦发生连杆杆身、大头盖和连杆螺栓断裂，就会使机器遭到严重的破坏。 连杆大头轴承的润滑性能也决定了能否正常工作和承载。 连杆的最大拉伸应力出现在进气冲程上止点附近，最大的压缩应力出现在膨胀冲程上止点附近。 二、连杆主要结构型式 1.大小头孔直径及宽度取决于活塞、活塞销、曲轴的设计 2.连杆大小头孔中心距，取决于总体的设计，原则上尽可能取短值以减少机器的总高和增 强连杆的刚度，但是也要平衡选择，因为短的连杆会使活塞侧向力大、曲轴平衡块可能
碰活塞的裙部，目前推荐值曲柄连杆比λ在0.28-0.32之间（其中JMC产品中E802的为0.32、 JX493系列的为0.32、 puma2.4的为0.31）。 3.杆身从弯曲刚度和锻造工艺考虑一般为工字形断面，断面积与活塞面积比柴油机在 3%-5%（JX4D30的为4.7%），汽油机在2%-3.5%。 4.小头及衬套，设计时优先采用楔形结构以尽可能的加大承压面积，小头衬套多用含铜的 表面合金层的钢卷制而成，内表面开T形润滑油槽。 5.大头剖分形式及定位，剖分主要有平切口和斜切口，当曲柄销直径大于0.65D（D为气 缸直径）需用斜切口。平切口常用定位销、螺栓杆定位，斜切采用止口或锯齿定位，现在的胀断工艺可形成不规则的断面来定位。 三、连杆的材料选择 高速柴油机的连杆一般用碳钢或合金钢模锻而成，常用材料有45、45Mn、40Cr、35CrMo、42GrMo、胀断连杆常用C70S6，锻后须经过调质处理，控制硬度在HBS217-320，还可通过喷丸处理进一步提高连杆的疲劳强度，成品须经磁力探伤。 合金钢有较好的综合机械性能，但是当存在产生应力集中因素时，它的耐疲劳能力急剧下降，所以合金钢连杆的形状设计、过渡圆滑性、毛坯表面质量等必须给予充分的重视，另外连杆纵向断面内宏观金相组织要求金属纤维方向与连杆外形相符，纤维无紊乱中断现象。 四、连杆的表面处理 连杆一般用钢锻造，机加工前要经过调质处理（淬火后高温回火），以得到较高的综合机械性能，即强又硬，为了提高连杆的疲劳强度，不经机械加工的表面应经过喷丸处理，锻件锻后一般要经过BY（锻后冷控），以达到合适的硬度，一般硬度：HB10/3000 250～295，同一只连杆表面硬度差应不大于15 HB，断面硬度差应不大于15 HB。另一种工艺是粉末冶金连杆，使用较少。 五、连杆的设计要点及相关计算 设计要点 1.在确保足够的强度和刚度的条件下尽量减轻其质量 2.注意过渡圆角及细节的设计，特别是连杆小头与杆身的过渡圆角和连杆大头盖的螺栓支
三坐标测量位置度的方法及注意事项 位置度检测是机动车零部件检测中经常进行的一项常规检验。所谓“位置度”是指对被评价要素的实际位置对理想位置变动量的指标进行限制。在进行位置度检测时首先要很好地理解和消化图纸的要求，在理解的基础上选择合适的基准。位置度的检测就是相对于这些基准，它的定位尺寸为理论尺寸。 标签：三坐标；位置度 1 位置度的三坐标测量方法 1.1 计算被测要素的理论位置 ①根据不同零部件的功能要求，位置度公差分为给定一个方向、给定两个方向和任意方向三种，可以根据基准体系及确定被测要素的理论正确位置的两个理论正确尺寸的方向选择适当的投影面，如XY平面、XZ平面、YZ平面。②根据投影面和图纸要求正确计算被测要素在适当投影面的理论位置。 1.2 根据零部件建立合适的坐标系。在PC-DMIS软件中，可以把基准用于建立零件坐标系，也可以使用合适的测量元素建立零件坐标系，建立坐标的元素和基準元素可以分开。 1.3 测量被测元素和基准元素。在被测元素和基准元素取点拟合时，最好使用自动程序进行，以减少手动检测的误差。 1.4 位置度的评价。①在PC-DMIS软件中，位置度的评价可以直接点击位置度图标。②在位置度评价对话框中包含两个页面，特征控制框和高级，首先根据图纸要求设置相应的基准元素，在基准元素编辑窗口中只会出现在编辑当前光标位置以上的基准特征，如图1所示。③基准元素设置完成，回到特征控制框选择被测元素，设置基准，输入位置度公差。④在位置度评价的对话框中选择高级，在此对话框中可以设置特征控制框尺寸的信息输出方式和分析选项。如图2的对话框，在标称值一栏中手动键入被测要素的理论位置值，点击评价。 1.5 在报告文本中刷新就可以看到所评价的位置度结果。 2 三坐标测量位置度的注意事项 2.1 评价位置度的基准元素选择和建立坐标系的元素选择有相似之处，都要用平面或轴线作为A基准，用投影于第一个坐标平面的线作为B基准，用坐标系原点作为C基准。如果这些元素不存在，可以用构造功能套用、生成这些元素。 2.2 对位置度公差的理解。如位置度公差值t前加注φ，表示公差带是直径
连杆小头孔精镗夹具与工艺设计 摘要： 连杆是柴油机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。 关键词：连杆变形加工工艺夹具设计
Abstract: The connecting rod is one of the main drive of diesel engine, this paper mainly discusses the processing technology and fixture design of connecting rod connecting rod. The dimensional accuracy, shape accuracy and position accuracy requirements are very high, and the rigidity of the connecting rod is poor, easy to deform, therefore in the process, we need to separate the main surface the rough process. Gradually reduce the machining allowance, cutting force and internal force, and revise the deformation after processing, can finally achieve the technical requirements of parts. Key words:connecting rod ；be out of shape； processing technic ；grip design
螺栓、螺钉连接位置度公差计算 一、螺栓连接的计算公式 用螺栓连接丙个或两个以上的零件，且被连接零件均为光孔，其计算计算公式为： T≤KZ Z=D MIN-d MAX T——位置度公差值 Z——孔与紧固件之间的间隙 D MIN——最小孔径 d MAX——螺栓或螺钉的最大直径 K——间隙利用系数 推荐值：不需调整的固定连接K=1 需调整的固定连接K=0.8或0.6 若考虑结构、加工等因素，被连接零件采用不相等的位置度公差T a 、T b时，则必须满足： T a+T b≤2T 二、螺钉连接的计算公式 被螺钉连接的零件中有一个是螺孔(或其它不带间隙的过盈配合孔).而其它均为光孔,其计算公式为：
T≤0.5KZ Z=D MIN-d MAX 若考虑结构、加工等因素，被连接零件采用不相等的位置度公差T a 、T b时，螺孔（或过盈配合孔）与任一零件的位置度公差的组合必须满足： T a+T b≤2T 注：圆整后取标准公差值 摘自机械工业出版社《机械工业最新基础标准应用手册》1988年出版 位置度公差值的计算-形状和位置公差位置度公差GB 13319-1991 本章给出适用于呈任何分布形式的内、外相配要素，为保证装配互换而给定位置度公差的公差值计算方法。 1 代号 t--位置度公差值（公差带的直径或宽度） S--光孔与紧固件之间的间隙 --光孔的最小直径 D min
d max --螺栓、螺钉或销轴的最大直径 K--间隙利用系数 2 螺栓连接的计算方式 2.1 用螺栓连接两个或两个以上的零件，且被连接零件均为光孔，其孔径大于螺栓直径，如图45。 计算公 式: t=K*S ---------------------------(1) 式中：S=D min -d max K 的推荐值为： 不需调整的连接：K=1； 需要调整的连接：K=0.8或K=0.6。 注：K 值的选择应根据连接件之间所需要的调整间隙量确定。 例如：某个采用螺栓连接的部位，其光孔与紧固件之间的间隙为1mm ： a. 若设计只要求装配时螺栓能顺利地穿入被被连接件的光孔，各被连接件不需作相互错动的调整；此时，选K=1，则t=1mm 。若被连接件光孔的位置度误差达到最大值1mm ，螺栓穿入后，被连接件之间无法相互错动调整。 b. 若设计要求在螺栓穿入被连接件的光孔后，为保证其他环节的调整需要，如边缘对齐等，各被连接件之间应能相互错动调整0.4mm ，此时，选K=0.8，则t=0.8mm 。若被连接件光孔的位置度误差均达到最大值0.8mm ，螺栓穿入后，两被连接件之间仍有0.4mm 的相互错动调整量。 2.2 若考虑结构，加工等因素，被连接零件采用不相等的位置度公差t a 、t b 时，则应满足：t a +t b ≤2t 。 若连接三个或更多个零件而采用不相等的位置度公差时，则任意两个零件的位置公差之和应满足：t a +t b ≤2t 。 3 螺钉（或螺柱）连接的计算公式 3.1 被螺钉（或螺柱）连接的零件中，有一个零件的孔是螺孔（或过盈配合孔），而其它零件的孔均为光孔，且孔径大于螺钉直径，如图46。 计算公 式: t=0.5K*s ------------------------(2) 式中：S=D min -d max K 的推荐值为： 不需调整的连接：K=1；
三坐标测量位置度的方法及注意事项 三坐标测量位置度的方法及注意事项 摘要：位置度检测是机动车零部件检测中经常进行的一项常规检验。所谓"位置度";是指对被评价要素的实际位置对理想位置变动量的指标进行限制。在进行位置度检测时首先要很好地理解和消化图纸的要求，在理解的基础上选择合适的基准。位置度的检测就是相对于这些基准，它的定位尺寸为理论尺寸。 关键词：三坐标;位置度;方法 一、位置度的三坐标测量方法 1.1 计算被测要素的理论位置 ①根据不同零部件的功能要求，位置度公差分为给定一个方向、给定两个方向和任意方向三种，可以根据基准体系及确定被测要素的理论正确位置的两个理论正确尺寸的方向选择适当的投影面，如XY平面、XZ平面、YZ平面。②根据投影面和图纸要求正确计算被测要素在适当投影面的理论位置。 1.2 根据零部件建立合适的坐标系。在PC-DMIS软件中，可以把基准用于建立零件坐标系，也可以使用合适的测量元素建立零件坐标系，建立坐标的元素和基准元素可以分开。 1.3 测量被测元素和基准元素。在被测元素和基准元素取点拟合时，最好使用自动程序进行，以减少手动检测的误差。
1.4 位置度的评价。①在PC-DMIS软件中，位置度的评价可以直接点击位置度图标。 ②在位置度评价对话框中包含两个页面，特征控制框和高级，首先根据图纸要求设置相应的基准元素，在基准元素编辑窗口中只会出现在编辑当前光标位置以上的基准特征，如图1所示。③基准元素设置完成，回到特征控制框选择被测元素，设置基准，输入位置度公差。 ④在位置度评价的对话框中选择高级，在此对话框中可以设置特征控制框尺寸的信息输出方式和分析选项。如图2的对话框，在标称值一栏中手动键入被测要素的理论位置值，点击评价。 1.5 在报告文本中刷新就可以看到所评价的位置度结果。 二、三坐标测量位置度的注意事项 2.1 评价位置度的基准元素选择和建立坐标系的元素选择有相似之处，都要用平面或轴线作为A基准，用投影于第一个坐标平面的线作为B基准，用坐标系原点作为C基准。如果这些元素不存在，可以用构造功能套用、生成这些元素。 2.2 对位置度公差的理解。如位置度公差值t前加注φ，表示公差带是直径为t的圆内的区域，圆心的位置由相对于基准A和B的理论值确定。(如图3) 如位置度公差值前加注Sφ，表示公差带是直径为t的球内的区域，球心的位置由相对于基准A、B和C的理论值确定。(如图4) 2.3 对于深度小于5mm的孔，可以直接计算测量其位置度。对于深度大于5mm的孔，必须采用先测量圆柱，然后与上、下端面求相交，再对交点求位置度的方法来控制测量误差，上、下端面一般是指整个孔的两端面。或者尽量取靠近两端面孔的截面位置，如果仅测量一个截面，求其位置度是不能保证此孔在整个长度范围上所有截面的位置度都合格的。因为交点是圆柱轴线与两端平面相交得到，不管轴线方向往哪个方向倾斜，如果两端交点位置度合格，中间各截面的位置度也应该是合格的。 2.4 对于有延伸公差带要求的，评价时要包含延伸的长度。 2.5 在位置度公差设置时，有时会出现[M] [L] 图标，它们的含义各不相同，其主要目的是为了尺寸公差和形状、位置度公差之间的相互补偿。 ①孔的最小实体位置度公差。
位置度公差标注原理与方法
位置度 是指被测实际要素对其具有理想位置的理想要素的变动量 位置度公差 是各实际要素相互之間或它們相对一个或多个基准位置允许的变动全量 沿圆周分布要素的位置度公差注法在生产实际中有的应用，由于其表现形式和反映的设计意图多种多样，相对来说比较复杂。本文将针对各种不同的组合形式，结合标注示例分别说明其反映的设计思想和标注的公差解释。 根据标注方法的不同形式，圆周分布要素的公差标注可分为单组和多组两大类。 1、单组圆周分布要素的公差注法 1）沿圆周分度方向均匀分布的要求较严，对径向变动误差要求较松。这种设计飘多用在有圆周分布要求的定位要素(分度定位销孔等)和圆周分度刻线等场合。其标注方法见图1。 图1中所示4个孔的实际轴线必须分别位于圆周方向宽0.01mm的4个两平行平面公差带内，各公差带的中心应均匀分布，公差带的宽度方向为指引线箭头所指示的圆周方向(见图1b)。轴线的径向位置由Φ50mm的未注公差控制。 2）对圆周分布的径向位置要求较严，圆周均匀分布的要求较松。多用于在径向起定位定心作用的场合，可分为有基准和无基准两种情况。图2为无基准标注的示例，图3为有基准标注的示例。
图2中所示4个孔的实际轴线必须分别位于宽0.01mm的4个径向公差带内，各公差带对称分布在Φ50mm的理想圆周上(见图2b)。Φ50mm的理想圆的圆心对外圆Φ80mm的轴线的同轴度公差按未注同轴度公差考虑。对经两孔中心边线之 间的角度应在89°30′~90°30′之间。 图3中所示4个孔的实际轴线分别位于宽0.01mm的4个径向公差带内，各 公差带对称分布在Φ50mm的圆周上。Φ50mm的理想圆的圆心对外圆Φ80mm的轴线(基准轴线)A同轴(见图3b)。对经两孔中心边线之间的角度应在89°30′~90°30′之间。 设计中是否选用有基准的标注，主要取决于给定位置度公差的成组要素是否对其它要素有定位(装配)关系。如有关系则应以标注基准的方式来表达。 3）对成组要素的方向均有位置要求，包括无基准标注和有基准标注。应用无基准标注时，只控制成组要素内各要素之间的要求。有基准要素则增加了相对其它要素(基准)的要求。图4为有基准的标注示例。 图4中所示4个孔的实际轴线必须分别位于直径为0.01mm的4个圆柱形公