一種柴油機連杆及其製造方法
2023-05-30 19:46:41 1
一種柴油機連杆及其製造方法
【專利摘要】本發明公開一種柴油機連杆及其製造方法，屬於連接工具【技術領域】。柴油機連杆包括：連杆大頭、桿身和連杆小頭，桿身為工字梁，方法包括：保持桿身截面面積不變，為桿身設置n組不同桿身截面尺寸；計算每組桿身截面尺寸對應柴油機連杆的疲勞安全因子和屈曲安全因子；根據每組疲勞安全因子和屈曲安全因子確定最終桿身截面尺寸，根據最終桿身截面尺寸製造柴油機連杆。本發明通過固定桿身橫截面面積，根據疲勞安全因子和屈曲安全因子確定最終桿身截面尺寸，根據最終桿身截面尺寸製造柴油機連杆；解決了通過加大桿身結構尺寸來提高連杆機械剛度和機械強度效果較差的問題，達到了不加大桿身結構尺寸就能提高連杆的機械剛度和機械強度的效果。
【專利說明】一種柴油機連杆及其製造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及連接工具【技術領域】，特別涉及一種柴油機連杆及其製造方法。
【背景技術】
[0002] 連杆是柴油機上連接曲軸和活塞的部件。通常，連杆包括連杆大頭、桿身和連杆小 頭。其中，連杆大頭通過曲柄銷與曲軸連接，連杆小頭通過活塞銷與活塞連接。在柴油機 工作過程中，連杆小頭與活塞一起做往復運動，連杆大頭與曲軸一起做旋轉運動。因此，連 杆除了上下運動外，還會左右擺動，且由於連杆的桿身一般為細長杆件，在柴油機工作過程 中，連杆的桿身還會產生平行於和/或垂直於曲軸軸線平面內的彎曲。因此，若要保證柴油 機正常工作，就必須保證連杆的機械剛度和機械強度。
[0003] 現有技術在製造連杆時，通常採用加大連杆桿身結構尺寸以增大連杆慣性矩的方 式，提高連杆的機械剛度和機械強度。
[0004] 在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：由於連杆是連 接曲軸和活塞的部件，受曲軸和活塞的尺寸限制，連杆的結構尺寸不宜太大，且隨著機械構 件日益輕巧化，通過加大連杆桿身結構尺寸來提高連杆的機械剛度和機械強度顯然不太現 實，因此，通過加大桿身連杆結構尺寸來提高連杆的機械剛度和機械強度的效果較差。
【發明內容】
[0005] 為了解決現有技術通過加大連杆桿身結構尺寸來提高連杆的機械剛度和機械強 度的效果較差的問題，本發明實施例提供了一種柴油機連杆及其製造方法。所述技術方案 如下：
[0006] -方面，提供了一種柴油機連杆製造方法，所述柴油機連杆包括：依次連接的連杆 大頭、桿身和連杆小頭，所述桿身為工字梁，所述方法包括：
[0007] 保持所述桿身橫截面面積不變，為所述桿身設置n組不同的桿身截面尺寸，n > 2， 每組所述桿身截面尺寸包括：工字梁壁厚、桿身厚度、桿身寬度和腹板厚度；
[0008] 分別計算每組所述桿身截面尺寸對應的所述柴油機連杆的疲勞安全因子和屈曲 安全因子；
[0009] 根據每組所述疲勞安全因子和屈曲安全因子，確定最優的桿身截面尺寸作為最終 桿身截面尺寸；
[0010] 根據所述最終桿身截面尺寸製造所述柴油機連杆。
[0011] 可選地，根據所述最終桿身截面尺寸製造的所述柴油機連杆的X軸的慣性矩與y 軸的慣性矩的比值的範圍在3. 5至4. 2之間；
[0012] 其中，所述x軸平行於所述桿身厚度所在方向，所述y軸平行於所述工字梁壁厚所 在方向。
[0013] 可選地，根據所述最終桿身截面尺寸製造的所述柴油機連杆的所述x軸的慣性矩 與所述y軸的慣性矩的比值為4. 2。
[0014] 可選地，所述分別計算每組所述桿身截面尺寸對應的所述柴油機連杆的疲勞安全 因子和屈曲安全因子，包括 ：
[0015] 通過計算機輔助工程CAE分別計算每組所述桿身截面尺寸對應的所述柴油機連 杆的疲勞安全因子和屈曲安全因子。
[0016] 另一方面，提供了一種柴油機連杆，所述柴油機連杆包括：依次連接的連杆大頭、 桿身和連杆小頭，
[0017] 所述桿身為工字梁；
[0018] 所述柴油機連杆的x軸的慣性矩與y軸的慣性矩的比值的範圍在3. 5至4. 2之 間；
[0019] 其中，所述x軸平行於所述柴油機連杆的桿身厚度所在方向，所述y軸平行於所述 柴油機連杆的工字梁壁厚所在方向。
[0020] 可選地，所述柴油機連杆的所述x軸的慣性矩與所述y軸的慣性矩的比值為4. 2。
[0021] 可選地，所述連杆小頭與所述桿身的過渡段為圓角。
[0022] 可選地，所述連杆大頭設置有螺栓支承面，所述螺栓支承面的邊緣為圓角。
[0023] 本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：
[0024] 通過保持桿身橫截面面積不變，為桿身設置n組不同的桿身截面尺寸，n > 2,每組 桿身截面尺寸包括：工字梁壁厚、桿身厚度、桿身寬度和腹板厚度；分別計算每組桿身截面 尺寸對應的柴油機連杆的疲勞安全因子和屈曲安全因子；根據每組疲勞安全因子和屈曲安 全因子，確定最優的桿身截面尺寸作為最終桿身截面尺寸；根據最終桿身截面尺寸製造柴 油機連杆；解決了通過加大連杆桿身結構尺寸來提高連杆機械剛度和機械強度效果較差的 問題，達到了不加大連杆桿身結構尺寸就能提高連杆的機械剛度和機械強度的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於 本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 的附圖。
[0026] 圖1是本發明實施例提供的柴油機連杆的結構示意圖；
[0027] 圖2是圖1所示實施例提供的柴油機連杆桿身的橫截面結構示意圖；
[0028] 圖3是本發明一個實施例提供的柴油機連杆製造方法的方法流程圖；
[0029] 圖4是本發明另一個實施例提供的柴油機連杆製造方法的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0030] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方 式作進一步地詳細描述。
[0031] 請參考圖1，其示出了本發明一個實施例提供的柴油機連杆的結構示意圖，該柴油 機連杆的正視圖如圖1所示，該正視圖為軸對稱圖形，該柴油機連杆包括：連杆大頭110、杆 身120和連杆小頭130,在圖1中，該連杆大頭110、桿身120和連杆小頭130的軸線共線。
[0032] 其中，連杆大頭110和連杆小頭130分別與桿身120相連接。
[0033] 其中，連杆大頭110用於與柴油機曲軸連接，連杆小頭130用於與柴油機活塞連 接。
[0034] 在柴油機工作過程中，連杆大頭110與曲軸一起做旋轉運動，連杆小頭130與活塞 一起做往復運動。
[0035] 其中，桿身120為工字梁。
[0036] 請參考圖2,其示出了圖1所示實施例中的桿身120的橫截面的結構示意圖。該圖 2所示的桿身120的橫截面是由圖1所示柴油機連杆的桿身120的A-A處截取得到的。參 見圖2,可以看出，該桿身120的橫截面為一工字型。
[0037] 其中，該工字型橫截面包括：工字梁壁厚121、桿身厚度122、桿身寬度123和腹板 厚度124。
[0038] 該工字型橫截面為軸對稱圖形，如圖2所示，該工字型橫截面的對稱軸分別為：x 軸和y軸。
[0039] 其中，在保持上述工字型橫截面面積固定的情況下，柴油機連杆的x軸的慣性矩 與y軸的慣性矩的比值的範圍為：3. 5彡Ixx:Iyy彡4. 2。
[0040] 其中，X軸平行於柴油機連杆的桿身厚度122所在方向，y軸平行於柴油機連杆的 工字梁壁厚121所在方向。
[0041] 其中，優選地，柴油機連杆的x軸的慣性矩與y軸的慣性矩的比值Ixx: Iyy為4. 2。
[0042] 參見圖1，可選地，連杆小頭130與桿身120的過渡段為圓角。
[0043] 可選地，連杆大頭130設置有螺栓支承面，螺栓支承面的邊緣為圓角。
[0044] 需要說明的是，考慮到進一步保證連杆的機械強度和機械剛度，本發明實施例提 供的連杆在製造時使用的材料為高強度材料，比如，高強度碳鋼，粉末冶金等高強度材料。
[0045] 綜上所述，由於本發明實施例提供的柴油機連杆在製造時，通過固定柴油機連杆 的桿身橫截面面積，根據不同的桿身截面尺寸計算柴油機連杆的慣性矩比值，並選擇最優 的桿身截面尺寸製造柴油機連杆，相比於現有技術，本發明無需加大連杆桿身結構尺寸來 就可以提高連杆機械剛度和機械強度，因此，本發明達到了不加大連杆桿身結構尺寸就能 提高連杆的機械剛度和機械強度的效果。
[0046] 本發明實施例提供的柴油機連杆，通過將連杆小頭與桿身的過渡段設置為圓角， 以及將連杆大頭的螺栓支承面設置為圓角，避免了柴油機工作過程中連杆的應力過於集中 導致的連杆破壞的問題，延長了連杆的使用壽命。
[0047] 請參考圖3,其示出了本發明一個實施例提供的柴油機連杆製造方法的方法流程 圖。本實施例提供的柴油機連杆製造方法主要用於製造圖1所示的柴油機連杆。參見圖3， 該方法流程具體包括：
[0048] 步驟301，保持桿身橫截面面積不變，為桿身設置n組不同的桿身截面尺寸，2， 每組桿身截面尺寸包括：工字梁壁厚、桿身厚度、桿身寬度和腹板厚度。
[0049] 步驟302,分別計算每組桿身截面尺寸對應的柴油機連杆的疲勞安全因子和屈曲 安全因子。
[0050] 步驟303,根據每組疲勞安全因子和屈曲安全因子，確定最優的桿身截面尺寸作為 最終桿身截面尺寸。
[0051] 步驟304,根據最終桿身截面尺寸製造柴油機連杆。
[0052] 綜上所述，本發明實施例提供的柴油機連杆製造方法，通過保持桿身橫截面面積 不變，為桿身設置n組不同的桿身截面尺寸，2,每組桿身截面尺寸包括：工字梁壁厚、杆 身厚度、桿身寬度和腹板厚度；分別計算每組桿身截面尺寸對應的柴油機連杆的疲勞安全 因子和屈曲安全因子；根據每組疲勞安全因子和屈曲安全因子，確定最優的桿身截面尺寸 作為最終桿身截面尺寸；根據最終桿身截面尺寸製造柴油機連杆；解決了通過加大連杆杆 身結構尺寸來提高連杆機械剛度和機械強度效果較差的問題，達到了不加大連杆桿身結構 尺寸就能提高連杆的機械剛度和機械強度的效果。
[0053] 請參考圖4,其示出了本發明另一個實施例提供的柴油機連杆製造方法的方法流 程圖。本實施例提供的柴油機連杆製造方法主要用於製造圖1所示的柴油機連杆。參見圖 4,該方法流程具體包括：
[0054] 步驟401，保持桿身橫截面面積不變，為桿身設置n組不同的桿身截面尺寸，2， 每組桿身截面尺寸包括：工字梁壁厚、桿身厚度、桿身寬度和腹板厚度。
[0055] 比如，假設設置了 3組桿身截面尺寸，該3組桿身截面尺寸如下表1所示：
[0056] 表 1
[0057]
【權利要求】
1. 一種柴油機連杆製造方法，其特徵在於，所述柴油機連杆包括：依次連接的連杆大 頭、桿身和連杆小頭，所述桿身為工字梁，所述方法包括： 保持所述桿身橫截面面積不變，為所述桿身設置η組不同的桿身截面尺寸，η > 2,每組 所述桿身截面尺寸包括：工字梁壁厚、桿身厚度、桿身寬度和腹板厚度； 分別計算每組所述桿身截面尺寸對應的所述柴油機連杆的疲勞安全因子和屈曲安全 因子； 根據每組所述疲勞安全因子和屈曲安全因子，確定最優的桿身截面尺寸作為最終桿身 截面尺寸； 根據所述最終桿身截面尺寸製造所述柴油機連杆。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據所述最終桿身截面尺寸製造的所述 柴油機連杆的X軸的慣性矩與y軸的慣性矩的比值的範圍在3. 5至4. 2之間； 其中，所述X軸平行於所述桿身厚度所在方向，所述y軸平行於所述工字梁壁厚所在方 向。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，根據所述最終桿身截面尺寸製造的所述 柴油機連杆的所述X軸的慣性矩與所述y軸的慣性矩的比值為4. 2。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述分別計算每組所述桿身截面尺寸對 應的所述柴油機連杆的疲勞安全因子和屈曲安全因子，包括： 通過計算機輔助工程CAE分別計算每組所述桿身截面尺寸對應的所述柴油機連杆的 疲勞安全因子和屈曲安全因子。
5. -種柴油機連杆，其特徵在於，所述柴油機連杆包括：依次連接的連杆大頭、桿身和 連杆小頭， 所述桿身為工字梁； 所述柴油機連杆的X軸的慣性矩與y軸的慣性矩的比值的範圍在3. 5至4. 2之間； 其中，所述X軸平行於所述柴油機連杆的桿身厚度所在方向，所述y軸平行於所述柴油 機連杆的工字梁壁厚所在方向。
6. 根據權利要求5所述的柴油機連杆，其特徵在於，所述柴油機連杆的所述X軸的慣性 矩與所述y軸的慣性矩的比值為4. 2。
7. 根據權利要求5或6所述的柴油機連杆，其特徵在於，所述連杆小頭與所述桿身的過 渡段為圓角。
8. 根據權利要求5或6所述的柴油機連杆，其特徵在於，所述連杆大頭設置有螺栓支承 面，所述螺栓支承面的邊緣為圓角。
【文檔編號】F16C7/02GK104265756SQ201410446158
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】鄧炯炯, 李玲娟, 張毅 申請人:奇瑞汽車股份有限公司