連桿設計如何影響發(fā)動機性能?
連桿設計對發(fā)動機性能影響巨大。
首先,連桿要承受復雜交變載荷,如氣體壓力、往復慣性力及自身擺動慣性力等,這就要求其具備足夠強度和耐久性。比如在設計時連桿底部加重一點效果較好,但得通過計算公式確定合適重量。
連桿材料的力學特性很關(guān)鍵,要綜合考慮強度、韌性、耐熱性、耐腐蝕性及成本等,選對材料才能確保強度。
設計中可利用軟件如 UG 進行三維設計,以體積最小、質(zhì)量最輕為目標,用 NXNastran 分析,建立有限元模型時注意參數(shù)特征,主體部分用精度高的六面體單元劃分網(wǎng)格,其余部分用四面體單元。靜力分析時要考慮約束和載荷邊界條件,對最大壓縮和拉伸工況分析。
優(yōu)化設計時,以連桿質(zhì)量最小為目標,應力不能超過屈服極限,對桿身厚度、槽寬、小頭厚度等參數(shù)優(yōu)化,優(yōu)化后做靜力分析和穩(wěn)定性分析,確保符合強度要求且不失穩(wěn)。
連桿小頭頂端設油孔或油槽,靠曲軸高速轉(zhuǎn)動把潤滑油飛濺到小頭頂端油孔,潤滑連桿小頭襯套與活塞銷間擺動運動副。
反映連桿精度的參數(shù)有連桿大端中心面和小端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度、連桿大小頭孔中心距尺寸精度、平行度、尺寸及形狀精度、連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度等,實際生產(chǎn)常采用放大孔徑公差帶制造,通過分組裝配滿足配合精度要求,所以連桿檢測是不可少的環(huán)節(jié)。
連桿有 H 型或 I 型結(jié)構(gòu),一端連活塞桿端,一端連曲軸連桿軸承,能旋轉(zhuǎn),將活塞上下往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸旋轉(zhuǎn)運動,承受活塞和曲軸力。
連桿連接方式影響機械性能,像動力傳遞效率,良好連接能減少能量損耗,提高輸出功率。還有耐久性,長期高轉(zhuǎn)速、高負荷運行中,連接部位壓力沖擊大,可靠連接能延長發(fā)動機使用壽命。另外,還影響振動和噪音特性,穩(wěn)定連接能避免非正常碰撞摩擦,提升駕駛舒適性。
總之,連桿設計要綜合考慮,才能保證發(fā)動機性能。