一种柴油机连杆及其制造方法
【专利摘要】本发明公开一种柴油机连杆及其制造方法，属于连接工具【技术领域】。柴油机连杆包括：连杆大头、杆身和连杆小头，杆身为工字梁，方法包括：保持杆身截面面积不变，为杆身设置n组不同杆身截面尺寸；计算每组杆身截面尺寸对应柴油机连杆的疲劳安全因子和屈曲安全因子；根据每组疲劳安全因子和屈曲安全因子确定最终杆身截面尺寸，根据最终杆身截面尺寸制造柴油机连杆。本发明通过固定杆身横截面面积，根据疲劳安全因子和屈曲安全因子确定最终杆身截面尺寸，根据最终杆身截面尺寸制造柴油机连杆；解决了通过加大杆身结构尺寸来提高连杆机械刚度和机械强度效果较差的问题，达到了不加大杆身结构尺寸就能提高连杆的机械刚度和机械强度的效果。
【专利说明】一种柴油机连杆及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及连接工具【技术领域】，特别涉及一种柴油机连杆及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 连杆是柴油机上连接曲轴和活塞的部件。通常，连杆包括连杆大头、杆身和连杆小 头。其中，连杆大头通过曲柄销与曲轴连接，连杆小头通过活塞销与活塞连接。在柴油机 工作过程中，连杆小头与活塞一起做往复运动，连杆大头与曲轴一起做旋转运动。因此，连 杆除了上下运动外，还会左右摆动，且由于连杆的杆身一般为细长杆件，在柴油机工作过程 中，连杆的杆身还会产生平行于和/或垂直于曲轴轴线平面内的弯曲。因此，若要保证柴油 机正常工作，就必须保证连杆的机械刚度和机械强度。
[0003] 现有技术在制造连杆时，通常采用加大连杆杆身结构尺寸以增大连杆惯性矩的方 式，提高连杆的机械刚度和机械强度。
[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：由于连杆是连 接曲轴和活塞的部件，受曲轴和活塞的尺寸限制，连杆的结构尺寸不宜太大，且随着机械构 件日益轻巧化，通过加大连杆杆身结构尺寸来提高连杆的机械刚度和机械强度显然不太现 实，因此，通过加大杆身连杆结构尺寸来提高连杆的机械刚度和机械强度的效果较差。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术通过加大连杆杆身结构尺寸来提高连杆的机械刚度和机械强 度的效果较差的问题，本发明实施例提供了一种柴油机连杆及其制造方法。所述技术方案 如下：
[0006] -方面，提供了一种柴油机连杆制造方法，所述柴油机连杆包括：依次连接的连杆 大头、杆身和连杆小头，所述杆身为工字梁，所述方法包括：
[0007] 保持所述杆身横截面面积不变，为所述杆身设置n组不同的杆身截面尺寸，n > 2， 每组所述杆身截面尺寸包括：工字梁壁厚、杆身厚度、杆身宽度和腹板厚度；
[0008] 分别计算每组所述杆身截面尺寸对应的所述柴油机连杆的疲劳安全因子和屈曲 安全因子；
[0009] 根据每组所述疲劳安全因子和屈曲安全因子，确定最优的杆身截面尺寸作为最终 杆身截面尺寸；
[0010] 根据所述最终杆身截面尺寸制造所述柴油机连杆。
[0011] 可选地，根据所述最终杆身截面尺寸制造的所述柴油机连杆的X轴的惯性矩与y 轴的惯性矩的比值的范围在3. 5至4. 2之间；
[0012] 其中，所述x轴平行于所述杆身厚度所在方向，所述y轴平行于所述工字梁壁厚所 在方向。
[0013] 可选地，根据所述最终杆身截面尺寸制造的所述柴油机连杆的所述x轴的惯性矩 与所述y轴的惯性矩的比值为4. 2。
[0014] 可选地，所述分别计算每组所述杆身截面尺寸对应的所述柴油机连杆的疲劳安全 因子和屈曲安全因子，包括 ：
[0015] 通过计算机辅助工程CAE分别计算每组所述杆身截面尺寸对应的所述柴油机连 杆的疲劳安全因子和屈曲安全因子。
[0016] 另一方面，提供了一种柴油机连杆，所述柴油机连杆包括：依次连接的连杆大头、 杆身和连杆小头，
[0017] 所述杆身为工字梁；
[0018] 所述柴油机连杆的x轴的惯性矩与y轴的惯性矩的比值的范围在3. 5至4. 2之 间；
[0019] 其中，所述x轴平行于所述柴油机连杆的杆身厚度所在方向，所述y轴平行于所述 柴油机连杆的工字梁壁厚所在方向。
[0020] 可选地，所述柴油机连杆的所述x轴的惯性矩与所述y轴的惯性矩的比值为4. 2。
[0021] 可选地，所述连杆小头与所述杆身的过渡段为圆角。
[0022] 可选地，所述连杆大头设置有螺栓支承面，所述螺栓支承面的边缘为圆角。
[0023] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0024] 通过保持杆身横截面面积不变，为杆身设置n组不同的杆身截面尺寸，n > 2,每组 杆身截面尺寸包括：工字梁壁厚、杆身厚度、杆身宽度和腹板厚度；分别计算每组杆身截面 尺寸对应的柴油机连杆的疲劳安全因子和屈曲安全因子；根据每组疲劳安全因子和屈曲安 全因子，确定最优的杆身截面尺寸作为最终杆身截面尺寸；根据最终杆身截面尺寸制造柴 油机连杆；解决了通过加大连杆杆身结构尺寸来提高连杆机械刚度和机械强度效果较差的 问题，达到了不加大连杆杆身结构尺寸就能提高连杆的机械刚度和机械强度的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0026] 图1是本发明实施例提供的柴油机连杆的结构示意图；
[0027] 图2是图1所示实施例提供的柴油机连杆杆身的横截面结构示意图；
[0028] 图3是本发明一个实施例提供的柴油机连杆制造方法的方法流程图；
[0029] 图4是本发明另一个实施例提供的柴油机连杆制造方法的方法流程图。
【具体实施方式】
[0030] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0031] 请参考图1，其示出了本发明一个实施例提供的柴油机连杆的结构示意图，该柴油 机连杆的正视图如图1所示，该正视图为轴对称图形，该柴油机连杆包括：连杆大头110、杆 身120和连杆小头130,在图1中，该连杆大头110、杆身120和连杆小头130的轴线共线。
[0032] 其中，连杆大头110和连杆小头130分别与杆身120相连接。
[0033] 其中，连杆大头110用于与柴油机曲轴连接，连杆小头130用于与柴油机活塞连 接。
[0034] 在柴油机工作过程中，连杆大头110与曲轴一起做旋转运动，连杆小头130与活塞 一起做往复运动。
[0035] 其中，杆身120为工字梁。
[0036] 请参考图2,其示出了图1所示实施例中的杆身120的横截面的结构示意图。该图 2所示的杆身120的横截面是由图1所示柴油机连杆的杆身120的A-A处截取得到的。参 见图2,可以看出，该杆身120的横截面为一工字型。
[0037] 其中，该工字型横截面包括：工字梁壁厚121、杆身厚度122、杆身宽度123和腹板 厚度124。
[0038] 该工字型横截面为轴对称图形，如图2所示，该工字型横截面的对称轴分别为：x 轴和y轴。
[0039] 其中，在保持上述工字型横截面面积固定的情况下，柴油机连杆的x轴的惯性矩 与y轴的惯性矩的比值的范围为：3. 5彡Ixx:Iyy彡4. 2。
[0040] 其中，X轴平行于柴油机连杆的杆身厚度122所在方向，y轴平行于柴油机连杆的 工字梁壁厚121所在方向。
[0041] 其中，优选地，柴油机连杆的x轴的惯性矩与y轴的惯性矩的比值Ixx: Iyy为4. 2。
[0042] 参见图1，可选地，连杆小头130与杆身120的过渡段为圆角。
[0043] 可选地，连杆大头130设置有螺栓支承面，螺栓支承面的边缘为圆角。
[0044] 需要说明的是，考虑到进一步保证连杆的机械强度和机械刚度，本发明实施例提 供的连杆在制造时使用的材料为高强度材料，比如，高强度碳钢，粉末冶金等高强度材料。
[0045] 综上所述，由于本发明实施例提供的柴油机连杆在制造时，通过固定柴油机连杆 的杆身横截面面积，根据不同的杆身截面尺寸计算柴油机连杆的惯性矩比值，并选择最优 的杆身截面尺寸制造柴油机连杆，相比于现有技术，本发明无需加大连杆杆身结构尺寸来 就可以提高连杆机械刚度和机械强度，因此，本发明达到了不加大连杆杆身结构尺寸就能 提高连杆的机械刚度和机械强度的效果。
[0046] 本发明实施例提供的柴油机连杆，通过将连杆小头与杆身的过渡段设置为圆角， 以及将连杆大头的螺栓支承面设置为圆角，避免了柴油机工作过程中连杆的应力过于集中 导致的连杆破坏的问题，延长了连杆的使用寿命。
[0047] 请参考图3,其示出了本发明一个实施例提供的柴油机连杆制造方法的方法流程 图。本实施例提供的柴油机连杆制造方法主要用于制造图1所示的柴油机连杆。参见图3， 该方法流程具体包括：
[0048] 步骤301，保持杆身横截面面积不变，为杆身设置n组不同的杆身截面尺寸，2， 每组杆身截面尺寸包括：工字梁壁厚、杆身厚度、杆身宽度和腹板厚度。
[0049] 步骤302,分别计算每组杆身截面尺寸对应的柴油机连杆的疲劳安全因子和屈曲 安全因子。
[0050] 步骤303,根据每组疲劳安全因子和屈曲安全因子，确定最优的杆身截面尺寸作为 最终杆身截面尺寸。
[0051] 步骤304,根据最终杆身截面尺寸制造柴油机连杆。
[0052] 综上所述，本发明实施例提供的柴油机连杆制造方法，通过保持杆身横截面面积 不变，为杆身设置n组不同的杆身截面尺寸，2,每组杆身截面尺寸包括：工字梁壁厚、杆 身厚度、杆身宽度和腹板厚度；分别计算每组杆身截面尺寸对应的柴油机连杆的疲劳安全 因子和屈曲安全因子；根据每组疲劳安全因子和屈曲安全因子，确定最优的杆身截面尺寸 作为最终杆身截面尺寸；根据最终杆身截面尺寸制造柴油机连杆；解决了通过加大连杆杆 身结构尺寸来提高连杆机械刚度和机械强度效果较差的问题，达到了不加大连杆杆身结构 尺寸就能提高连杆的机械刚度和机械强度的效果。
[0053] 请参考图4,其示出了本发明另一个实施例提供的柴油机连杆制造方法的方法流 程图。本实施例提供的柴油机连杆制造方法主要用于制造图1所示的柴油机连杆。参见图 4,该方法流程具体包括：
[0054] 步骤401，保持杆身横截面面积不变，为杆身设置n组不同的杆身截面尺寸，2， 每组杆身截面尺寸包括：工字梁壁厚、杆身厚度、杆身宽度和腹板厚度。
[0055] 比如，假设设置了 3组杆身截面尺寸，该3组杆身截面尺寸如下表1所示：
[0056] 表 1
[0057]
【权利要求】
1. 一种柴油机连杆制造方法，其特征在于，所述柴油机连杆包括：依次连接的连杆大 头、杆身和连杆小头，所述杆身为工字梁，所述方法包括： 保持所述杆身横截面面积不变，为所述杆身设置η组不同的杆身截面尺寸，η > 2,每组 所述杆身截面尺寸包括：工字梁壁厚、杆身厚度、杆身宽度和腹板厚度； 分别计算每组所述杆身截面尺寸对应的所述柴油机连杆的疲劳安全因子和屈曲安全 因子； 根据每组所述疲劳安全因子和屈曲安全因子，确定最优的杆身截面尺寸作为最终杆身 截面尺寸； 根据所述最终杆身截面尺寸制造所述柴油机连杆。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述最终杆身截面尺寸制造的所述 柴油机连杆的X轴的惯性矩与y轴的惯性矩的比值的范围在3. 5至4. 2之间； 其中，所述X轴平行于所述杆身厚度所在方向，所述y轴平行于所述工字梁壁厚所在方 向。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述最终杆身截面尺寸制造的所述 柴油机连杆的所述X轴的惯性矩与所述y轴的惯性矩的比值为4. 2。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别计算每组所述杆身截面尺寸对 应的所述柴油机连杆的疲劳安全因子和屈曲安全因子，包括： 通过计算机辅助工程CAE分别计算每组所述杆身截面尺寸对应的所述柴油机连杆的 疲劳安全因子和屈曲安全因子。
5. -种柴油机连杆，其特征在于，所述柴油机连杆包括：依次连接的连杆大头、杆身和 连杆小头， 所述杆身为工字梁； 所述柴油机连杆的X轴的惯性矩与y轴的惯性矩的比值的范围在3. 5至4. 2之间； 其中，所述X轴平行于所述柴油机连杆的杆身厚度所在方向，所述y轴平行于所述柴油 机连杆的工字梁壁厚所在方向。
6. 根据权利要求5所述的柴油机连杆，其特征在于，所述柴油机连杆的所述X轴的惯性 矩与所述y轴的惯性矩的比值为4. 2。
7. 根据权利要求5或6所述的柴油机连杆，其特征在于，所述连杆小头与所述杆身的过 渡段为圆角。
8. 根据权利要求5或6所述的柴油机连杆，其特征在于，所述连杆大头设置有螺栓支承 面，所述螺栓支承面的边缘为圆角。
【文档编号】F16C7/02GK104265756SQ201410446158
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】邓炯炯, 李玲娟, 张毅 申请人:奇瑞汽车股份有限公司