（1）连杆大头的结构与计算
①连杆大头的结构设计
1)连杆大头与连杆盖的剖分面形式及定位方法
连杆大头与连杆盖的剖分面形式，有平切口(大头与盖的分开面垂直连杆中心线)和斜切口(大头与盖的分开面对连杆中心线倾斜一个角度)两种。为了便于连杆能从缸孔中取出，故要求连杆大头在摆动平面内的总宽Bo(图4-3)必须小于气缸直径D。因为平切口连杆大头刚度好，轴承孔受力变形小，制造费用低，因此在曲轴尺寸允许时，汽油机一般采用这种结构。目前高、中速柴油机为提高曲轴轴承的工作能力和曲轴强度，广泛采用连杆轴颈直径D2>(0．65—0．7)D，所以采用斜切口结构，斜角在30～°60°之间，大多数采用45°。斜切口连杆大头的结构形式见图4—10。
斜切口连杆当受到惯性力拉伸时，沿连杆体与盖的结构面结合面方向作用着很大的横向力Pr=Psinψ(见图4—11)，连杆螺栓承受剪切力。所以必须采用能承受剪切力的定位元件，才能保证工作可靠。
常用的定位方式如下:
a.止口定位(图4-1la)。
该定位方式工艺简单、成本低，但不能防止大头盖止口向外变形及连杆体止口向内变形，这种盖与体都是单向定位，定位不可靠；止口易变形；止口因加工误差或装拆变形对大头孔影响较大；大头横向尺寸较大，不紧凑。
b．销套定位(图4-1lb)。
采用这种定位方式时连杆体与连杆盖上的定位孔要分别加工，且加工精度要求高，工艺复杂；孔距不准时易因过定位使大头孔严重失圆；大头横向尺寸大，近来较少应用构。
c．锯齿定位(图4-llc)。
这是目前国内外广泛应用的一种结构。其定位可靠，尺寸紧凑，但齿槽加工精度要求高，否则中间会有锯齿脱空，大大影响结合刚度，引起大头孔失圆。齿距公差应限制在0．05mm，最好在0．Olmm以内。齿形角一般为60°～90°，对于D<250mm的柴油机，齿距在3～6mm范围内。这种齿槽用拉削加工比较理想，用铣削加工精度较差。
d．舌槽(矩形单齿)定位(图4-11d)。
连杆体和盖上均有一舌一槽，它们是由同一把拉刀
(带一舌一槽)加工成的，所以体与盖上舌槽间的距离精度较高，定位可靠，尺寸紧凑，但其拆装不便，且只有在采用拉刀加工时才能保证较高的定位精度。舌槽部位要注意减少应力集中。
在上述三种定位方式中，—般还利用螺钉上的精密定位环带作轴向定位，有时也可另用销钉定位。
e.涨断连杆
连杆体与盖整体锻造，在结合面处各加工一个缺口，用特殊的涨断工艺将其分开，靠高低不平的断口来定位，定位精确，生产率高，大批量生产时成本低，是车用发动机的发展方向
2)连杆大头主要尺寸
连杆大头的结构与尺寸基本上由连杆直径D2、宽度B2、连杆轴瓦厚度δ2和连杆螺栓直径dm决定，见图4—3。其中D2、B2。是根据曲轴强度、刚度和轴承的承载能力，在曲轴设计中确定的。轴瓦厚度δ2及连杆螺栓dm，由各自的设计决定。
连杆体上的连杆螺栓凸台高H3和连杆盖上的螺母支承面高度H4尺寸相近，即H3≈H4＝(0．35～0．5)D。连杆螺栓支承平面由锪刀加工强度较高，而由拉削加工成本较低。
连杆螺栓孔中心线间的距离C应尽量小，对平切口连杆C＝(1．24～1．31)D2，斜切口连杆C＝(1．31～1．47)D2。螺栓孔与大头孔间距较小为1～1．5mm，螺栓孔外侧壁厚一般不小于2mmo在连杆体与盖分开面上，螺栓中心线到螺栓孔外侧尺寸A1与螺栓中心线到大头孔边缘的尺寸A2的比例要选得合适。推荐A1／A2最小为1．4，最好取1．6(见图4—3)。
为了减小应力集中，连杆大头各处形状都应圆滑过渡，特别是螺栓头支承面到杆身或大头盖的过渡必须避免尖角(见图4-12a)，尽量采用大圆角(见图4-12b)。若因布置所限，可采用大半径沉割措施以消除应力集中(见图4—12e)。
3)连杆盖
连杆盖的结构形状较为复杂，一方面要减轻质量，一方面又要在承受活塞连杆组惯性力作用下不产生很大变形，所以连杆盖上都要有加强筋，有的为单筋，加在中间，有的为双筋，加在两侧(见图4—13)。
连杆盖中央断面积与活塞面积之比，对汽油机为0.03～0.04，柴油机为0.04～0.07。
②连杆大头的强度计算、刚度校核及安全系
1)连杆大头的强度计算采用有限元法，连杆大头的许用应力对一般汽油机(碳钢、合金钢)为［δ］=150～200N／mm2；对高速强化发动机(合金钢)［δ］=200～300N／mm2。
2)对连杆大头进行强度校核时，将大头的连杆盖视为一个整体，其横向直径的收缩量δ
可按下式计算：
式中 P″j——活塞连杆组全部往复运动质量惯性力加连杆旋转部分质量离心力之和(去除连杆盖质量)，N；
I——大头盖截面的惯性矩，mm4；
I′——轴瓦截面的惯性矩，mm4；
C——两个连杆螺栓中心线距离，mm；
E——连杆材料的弹性模数，钢E=2.1X105N／mm2
为保证连杆轴承工作可靠，δ不应超过连杆轴承间隙的1／2。
连杆盖的最小断面区，美国福特公司经验设计手册推荐位于与连杆中心线成37°的位置处，此处的安全系数为1.3。
作者：吴工
