连杆衬套咬合的解析

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1、连杆衬套咬合的解析曾庆强，徐发扬（长安汽车股份有限公司汽车工程研究院，重庆401120）摘要：连杆组件包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓、小头衬套和连杆轴瓦等部件，他们作为一个整体连接着活塞销和曲柄销，承载着缸内气体作用力和惯性力，工作状况比较恶劣，全浮式活塞销在工作时，在连杆小头孔、活塞销孔中转动，可以保证活塞销沿圆周磨损均匀，但是如果连杆小头与活塞销间隙太小，润滑不良，会使连杆小头与活塞销间出现干摩擦，致使连杆小头拉伤。我们使用Abaqus的静力学分析方法，分别计算分析连杆的装配工况、最大转速的惯性力工况和最大转速工况，分析其间隙

2、的变化趋势，并联合这几种极限工况，分析连杆小头的疲劳强度。关键词：连杆，静力学，疲劳强度，Abaqus，FEMFATMethodofAnalysisforScuffofConnectingrodSmallEndZENGQingqiang，XUfayang（AutomobileEngineeringInstituteofChangAnAutomobileCo.Ltd，Chongqing,401120,China）Abstract:Connectingrodincludedrodbody,cap,bolt,bushingandbea

3、ringshell,Gasandmassforceactingonthem,environmentofworkisveryhard,pistolpinisrotatedinthesmalleyeofconnectingrod,iftheclearancebetweenthesmalleyeandpistolpinistoosmall,pistolpinandsmallendwillgrateeachother,weuseAbaqustocomputeassemblecase,largestmassforcecaseandthem

4、ostfastcase,analysisthechangetrendoftheclearance,recommendsuitableclearance,weusethesethreecasetocomputedthefatigueofsmallendofconnectingrod.Keywords:Connectingrod,Static,Fatiguestrength,Abaqus,FEMFAT1.前言某款发动机在试验过程中，运转到80小时时，出现活塞销与连杆、活塞卡死，活塞销表面发蓝等现象[图1]，活塞组件与连杆组件并没有出

5、现温度过高的现象，经过讨论分析，我们认为，出现卡死现象有几个原因：第一、连杆小头与活塞销间隙太小第二、活塞销刚度不足，变形太大第三、润滑、冷却状况不好。针对以上几个原因我们分别采取了实验验证，把活塞销间隙从3微米增加到11微米，并增加PCJ，加强小头的润滑，缩小活塞销内径，增加活塞销刚度，但是依然没有解决上述问题，为此发动机所委托我们进行了连杆小头间隙分析、刚度分析，强度分析，以期望推荐合适的活塞销间隙，解决活塞销咬合问题。图1活塞销和连杆小头拉伤图2活塞曲柄连杆示意图2.力学模型剖析连杆组件包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓、小头衬

6、套和连杆轴瓦等部件，他们作为一个整体连接着活塞销和曲柄销，承载着缸内气体作用力和惯性力[图2]，而作用在活塞上的气体作用力为：(pp)（1）gasg0其中，是作用在活塞上的气体爆发压力，p为气体爆发压强，p为曲轴箱气体的绝对压强，A为活塞gasg0的投影面积。而运动质量的惯性力包括活塞组件即活塞、活塞环活塞销卡环和活塞销因为往复运动产生的往复惯性力，其大小可由下式得到：fma（2）masspiston其中m为活塞组件的质量，a为活塞的加速度piston连杆运动时的惯性力是一种分布的集中力，由于连杆上各单元的位置不同

7、，各单元的惯性力也就不同：2dfr1()dm0(,、360时，指向小头)mass2dfr1()dm，(540时，指向大头)mass（3）绕中心小头摆动的离心力为：2222dfxydm(,总在形心与小头的离心方向)（4）rotcc式中r为曲柄半径，为连杆比，为曲轴角速度，x、y为形心坐标cc[1]每个单元的体积力都可以计算出来并移置到单元的每一格节点上去。3.分析模型简述图3有限元模型分析模型[图3]采用Abaqus来求解分析，其接触关系见表1，并设置连杆、活塞与活塞销间隙为17微米，大头轴瓦与曲

8、柄销间隙为47微米。ContactMasterSlaveClearance[mm]Type分析共三个工况，第一、连杆Bush-pinpinbush0.017Smallsliding活塞组件温度从20℃升高到Bush-conrodbushconrodTied150