内燃机用分体式连杆结构三维设计

本次呈现的连杆结构，是往复式动力机械核心传动部件的精细化三维设计成果，这类部件广泛应用在车用内燃机、通用小型汽油机、工业压缩机等需要将直线往复运动与旋转运动相互转换的设备中，是动力传递路径上承载交变载荷的关键构件。从实际工况适配角度出发，设计时首先考虑了往复运动过程中的惯性力平衡问题，杆身采用了变截面工字形结构，在保证纵向抗弯、抗扭刚度的前提下，尽可能削减了非必要的结构重量，降低曲轴高速运转时的往复惯性载荷，减少主轴颈的附加冲击。两端的环孔结构分别适配活塞销与曲轴曲柄销，大头端采用分体式斜切口设计，配合定位结构保证装配后孔位的圆度与同轴度，避免螺栓预紧后孔型失圆导致的轴瓦偏磨问题，切口处的定位止口经过尺寸校核，能在大扭矩传递工况下避免连杆盖与杆身发生错位。从安装边界来看，小头端的衬套过盈配合尺寸、大头端轴瓦的安装公差都经过了匹配计算，杆身的中心距尺寸严格对应对应排量机型的活塞行程与曲轴回转半径，保证活塞运行到上止点与下止点时不会与气缸盖、曲轴平衡块发生运动干涉，杆身的外形轮廓也做了避让设计，在曲轴箱内运转时不会触碰缸体内壁与机油喷嘴。设计过程中针对连杆承受的爆发压力冲击、往复拉压交变载荷做了结构强度校核，杆身与大头、小头的过渡位置采用大圆角平滑过渡，避免应力集中导致的疲劳断裂问题，螺栓孔的位置布置也兼顾了预紧力均匀分布与结构强度冗余，不会出现局部应力过高的情况。这类连杆在实际装配中需要严格控制重量分组，同一台发动机内的连杆重量差控制在极小范围内，避免运转时出现不平衡振动，三维建模过程中也对各部位的重量分布做了对应调整，保证质心位置处于杆身中心轴线上，减少附加弯矩的产生。