零部件设计手册 EDS-6200-A
为提高大头的结构刚度和紧凑性，连杆螺栓孔间距离应尽量小，对平切口连杆，C=（1.24-1.31）D2，螺栓孔外侧壁厚一般不应小于2mm，否则连杆大头的刚度将过小，受拉时易产生椭圆变形。在高中速柴油机中，广泛采用D2＞（0.65-0.7）D，这时为了使连杆大头在拆下连杆盖时能从缸孔中抽出，这时采用斜切式，斜角在30°-60°之间。大头盖的定位方式分为：1.止口定位 2.销套定位 3.锯齿定位 4.舌槽定位 5.涨断面啮合定位 5. 螺栓的拧紧方式
A. 扭矩拧紧法
扭矩拧紧法式最常用的螺栓拧紧方法，操作简单、直观。但散差很大，波动极限约为±40%，所以如果采用扭矩法拧紧螺栓，其计算载荷需要1.3倍最大工作载荷。拧紧螺栓时的拧紧力矩计算如下：
M?1.3?KQd?10?3 （14）
式中：
M——拧紧力矩 Q——预紧力 K——计算系数 d——螺栓的公称直径 B. 旋转角度拧紧法
旋转角度拧紧法可以使预紧力的分散度降到±15%.具体做法是，先对螺栓施加一密合扭矩，使各接触面接触良好、密实，然后继续将螺母旋转一定角度，使螺栓接近塑性变形状态。
施加初始（密合）扭矩的目的是为了保证连接面处于密合状态，一般说它造成的轴向力约占总预紧力的±20%。旋转角度θ是这样计算的，若螺栓接近屈服的预紧力P已知，则刚度为c1的螺栓伸长量为λ01，刚度为c2的被连接件的压缩量为λ02，即有：
P?c1?01?c2?02则螺母旋转角为：
（15）
??360?式中： s——螺纹的螺距 C. 螺栓伸长量计算法
?01??02s （13）
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螺栓伸长量计算法可以控制误差范围为±3.5%,缺点是需要测定装置，带来很多不便，有些螺栓根本无法测得伸长量。由下列公式可得：
P??l?iFiE （14）
式中：
li——螺栓不同直径各段的长度，其中头部和螺母一般都从中点算起 ——螺栓不同直径各段的截面积
Fi E——螺栓材料弹性模数（厂家提供的数据为11.7~12.0GPa，一般查的数据为206GPa）
?——螺栓的预变性量
?li?537.724Fi
拧紧螺栓方法有三种，力矩拧紧法方便但准确度不高，螺栓伸长量计算法准确度高但不方便，只有旋转角度拧紧法方便且准确度较高，常用的是使螺栓达到90%的塑性变形，以保证所需的轴力。
5.中心距分组
为了达到配合精度，同时降低对加工工艺的要求，可对连杆中心距分组
六、连杆潜在失效模式
1. 将活塞传来的气体力传递给曲轴
失效模式1.连杆杆身由于疲劳而断裂 2.小头断裂 3.塑性变形
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后果：发动机严重受损，不能正常运转
可能原因：1.大头孔、曲柄设计不合理2.材料选取、热处理方式不当。3.制造中存在初始裂纹。
2. 为连接螺栓提供安装螺栓孔
失效模式：螺钉断裂，连杆与盖脱开，撞击机体，此时活塞向上冲击气缸盖，向下与曲轴、机体相撞
可能原因: 1.超速 2. 缺油或断油使0.3mm厚的铅青铜合金轴瓦（包括镍栅）已荡然无存，轴瓦背被撕成粉碎性碎片且完全变色 3.螺栓沉孔存在应力集中。4.材料强度不足。
3.失效模式：大头孔失圆，使连杆轴承的润滑受到影响，杆身在曲轴轴线平面内弯曲，使活塞在气缸内歪斜，造成活塞与气缸以及连杆轴承与曲柄销的偏磨，活塞组与气缸间漏气、窜
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油
可能原因：连杆刚度不足。
七、连杆DV试验、目的
1. 材料化学成分及金相检验
按GB/T13320-91金相组织评级图及评定方法 2. 锻件材料的机械性能检验
按GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法 3. 全尺寸检测
按图纸标准
4. 毛坯内应力（方法，接受标准）
锻件内应力检验的方法及限值如下：内应力评价指标测量方法：将连杆锻件加工至胀断前尺寸，测量连杆大头孔内径尺寸，然后将连杆大头一侧用线切割切开，测量及切开位置如三图所示，按图三位置测量连杆大头孔内径，一般切开前后大头孔的内径尺寸差应小于0.06mm。
图 连杆内应力检验位置
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5. 连杆产品疲劳试验，国标标准
连杆疲劳试验规范，GB/T4336-2002，检验连杆的抗疲劳能力 6. 连杆总成理化性能及质量检测
分脱碳层：GB 224-87 钢的脱碳层深度测定法：≤0.1mm 不允许有完全脱碳 晶粒度：ANSI/ASTM E 112-81金属的平均晶粒度评定图：≥5级或更细 夹杂物：GB 10561-89 钢中非金属夹杂物显微评定方法
A≤4,B≤2,C≤1,D≤1
流线（宏观组织）：QC/T527-1999汽车发动机连杆技术条件：
连杆纵向剖面上的金属宏观组织的纤维方向应沿着连杆中心线并与连杆外形相符，无絮乱及间断现象倍组织
磁粉探伤：JB/T6722-93允许有裂纹 7. 发动机总成耐久 8. 整车耐久
八、连杆评价标准（或设计准则）
1、典型部位许用应力如下表：MPa (视连杆材料而定，极限应力要材料疲劳极限）
部位 连杆杆身应力幅 连杆小头 无应力集中处 有应力集中处 连杆大头 无应力集中处 有应力集中处 300 200 250 170 工作转速范围内 250 550 350 450 300 超速工况时
2、连杆大头轴承
★连杆大头轴承承载合适，满足轴承材料的使用要求。通常，在民用车发动机上，中高级轴瓦的液动油膜压力小于150MPa左右，粗暴接触压力小于50MPa左右。最小油膜厚度则取决于轴颈与轴瓦的表面粗糙度情况。
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3、连杆轴承过盈量
★轴瓦过盈量不足，在冲击负荷作用下瓦背与大头孔表面反复错动，将会引起背面摩擦锈蚀和损坏。过盈量太大，瓦背发生塑性变形，同样会导致配合松动。故其数值必须合理选择，严格控制。不同尺寸和配合的轴瓦过盈量应根据尺寸链和CAE计算和选择。
★在螺栓预紧力作用下，分型面处的最大位移应不大于轴瓦瓦口的削薄量，以满足大头孔的圆柱副要求。
4、 连杆疲劳强度
★在最大超速的拉工况下，分型面处不能出现分离，接触压强应大于0。
★连杆应力应不超过材料的使用要求，疲劳安全系数FOS≥1.5-2.0
5、 胀断连杆的接受标准（柴油机）
★ 胀断面的金属掉渣应小于4个且为片状，厚度不大于2mm，最大掉渣不大于10mm2; ★ 胀断面上不允许有次级裂纹，胀断面上微观几何轮廓峰或谷的高度应不大于2mm; ★ 胀断面在拧入螺栓前需清渣处理，清渣后胀断面上不允许有可松动的金属颗粒杂质； ★ 连杆每个外侧壁允许存在一个可见掉渣区域，其长度不大于4mm,宽度不大于2.5mm,厚度不大于3mm.
参考文献：
1.《燃机设计》杨连声
2.《高速柴油机结构设计概要》上海内燃机研究所 3.《连杆毛坯技术标准》JMC
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