汽车发动机中的连杆特点及运动规律

1.连杆的作用

连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴，并把活塞的上下往复运动转变为曲轴的旋转运动。

2.连杆的结构

连杆工作时，承受活塞顶部气体压力和惯性力的作用，而这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此，连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆强度高，刚度大，重量轻。连杆一般都采用中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后进行机加工和热处理。

图2-56所示连杆组件的结构主要包括连杆小头、连杆大头（包括连杆盖）和杆身三部分。

对全浮式活塞销，由于工作时小头孔与活塞销之间有相对运动，所以常常在连杆小头孔中压入减磨的青铜衬套。为了润滑活塞销与衬套，在小头和衬套上铣有油槽或钻有油孔以收集发动机运转时飞溅上来的机油用以润滑。有的发动机连杆小头采用压力润滑，在连杆杆身内钻有纵向的压力油通道。采用半浮式活塞销是与连杆小头紧配合的，所以小头孔内不需要衬套，也不需要润滑。

图2-56 连杆组件

1—连杆大头 —连杆轴承 3—止推凸肩 4—衬套 5—连杆小头 6—杆身 7—连杆螺栓 8—连杆盖

连杆杆身通常做成“I”字形断面，其抗弯强度好，质量轻，大圆弧过渡，且上小下大，采用压力法润滑的连杆，杆身中部都制有连通大、小头的油道。

连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。连杆大头的切口形式可以分为平切口和斜切口两种。

（1）平切口式连杆 分面与连杆杆身轴线垂直，是汽油机普遍采用的一种形式。这是因为一般汽油机连杆大头的横向尺寸都小于气缸直径，可以方便地通过气缸进行拆装。

（2）斜切口式连杆 分面与连杆杆身轴线成30°～60°夹角。是柴油机上使用较多的一种形式。这是因为柴油机压缩比大，受力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺寸往往超过了气缸直径。为了使连杆大头能通过气缸，便于拆装，一般都采用斜切口，最常见的是45°夹角。

为了便于安装，连杆大头一般做成剖分式，被分开的部分称为连杆盖（图2-57），用连杆螺栓紧固在连杆大头上。连杆大头与连杆盖是组合加工的，为防止配对错误，在同一侧刻有配对记号。

3.连杆与连杆盖的定位

连杆与连杆盖在结构上采取了定位措施。平切口连杆盖与连杆的定位多采用连杆螺栓定位，利用连杆螺栓中部精加工的圆柱凸台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证。斜切口连杆常用的定位方法有止口定位、套筒定位和锯齿定位，如图2-58所示。

图2-57 连杆大头与连杆盖的配对记号

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图2-58 斜切口连杆大头的定位方式

a）止口定位 b）套筒定位 c）锯齿定位

4.连杆螺栓与连杆轴瓦

（1）连杆螺栓 连杆盖和连杆大头用连杆螺栓连在一起，连杆螺栓在工作中承受很大的冲击力，若折断或松脱，将造成严重事故。为此，连杆螺栓都采用优质合金钢，并精加工和热处理特制而成。安装连杆盖拧紧连杆螺栓螺母时，要用扭力扳手分2～3次交替均匀地拧紧到规定的力矩，拧紧后还应可靠地锁紧。连杆螺栓损坏后绝不能用其他螺栓来代替。

（2）连杆轴瓦 为了减小摩擦阻力和曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承，简称连杆轴瓦。轴瓦分上、下两个半片，目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇注有耐磨合金层。耐磨合金层具有质软，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨损等特点。耐磨合金常采用的有巴氏合金、铜铝合金、高锡铝合金。连杆轴瓦背面的表面粗糙度很低。半个轴瓦在自由状态下不是半圆形，当它们装入连杆大头孔内时，又有过盈，故能均匀地紧贴在大头孔壁上，具有很好的承受载荷和导热的能力，并可以提高工作可靠性和延长使用寿命。

如图2-59所示，连杆轴瓦上制有定位凸键，供安装时嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中，以防轴瓦前后移动或转动，有的轴瓦上还制有油孔，安装时应与连杆上相应的油孔对齐。

5.V型发动机连杆的结构形式

V型发动机连杆的结构形式一般有三种，如图2-60所示，分别为并列连杆、主副连杆和叉形连杆。

（1）并列连杆（图2-60a） 连杆可通用，其相对应的左右两个气缸的连杆，沿曲轴的长度方向一前一后装配在一个曲柄销（连杆轴颈）上。特点是两列气缸的活塞连杆组的运动规律相同，曲轴的长度有一定量增加。

图2-59 连杆轴瓦

1—钢背 2—油槽 3—定位凸键 4—减磨合金层

图2-60 V型发动机连杆示意图

a）并列连杆 b）主副连杆 c）叉形连杆

（2）主副连杆（图2-60b） 两连杆不能通用，其一列气缸的连杆为主连杆，连杆大头直接装配在曲轴曲柄销的全长上。另一列气缸的连杆为副连杆，副连杆分别与对应的主连杆铰接传动。特点是主副连杆不能互换，两列气缸的活塞连杆组的运动规律不同，曲轴的轴向长度不增加。

（3）叉形连杆（图2-60c） 左右两列对应气缸的连杆的大头制成叉形，跨于另一个厚度较小的片状大头的连杆两端。特点是两列气缸中的活塞连杆组的运动规律相同，但制造工艺复杂，且两个连杆的大头刚度都较低。