2.3.4 連桿

1.連桿的作用

連桿的作用是將活塞承受的力傳給曲軸，并把活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

2.連桿的結(jié)構(gòu)

連桿工作時(shí)，承受活塞頂部氣體壓力和慣性力的作用，而這些力的大小和方向都是周期性變化的。因此，連桿受到的是壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷。這就要求連桿強(qiáng)度高，剛度大，重量輕。連桿一般都采用中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成，然后進(jìn)行機(jī)加工和熱處理。

圖2-56所示連桿的結(jié)構(gòu)主要包括連桿小頭、連桿大頭（包括連桿蓋）和桿身三部分。

對(duì)全浮式活塞銷(xiāo)，由于工作時(shí)小頭孔與活塞銷(xiāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以常常在連桿小頭孔中壓入減磨的青銅襯套。為了潤(rùn)滑活塞銷(xiāo)與襯套，在小頭和襯套上銑有油槽或鉆有油孔以收集發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)飛濺上來(lái)的潤(rùn)滑油用以潤(rùn)滑。有的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿小頭采用壓力潤(rùn)滑，在連桿桿身內(nèi)鉆有縱向的壓力油通道。采用半浮式活塞銷(xiāo)是與連桿小頭緊配合的，所以小頭孔內(nèi)不需要襯套，也不需要潤(rùn)滑。

圖2-56 連桿組件

1—連桿大頭 2—連桿軸承 3—止推凸肩 4—襯套 5—連桿小頭 6—桿身 7—連桿螺栓 8—連桿蓋

連桿桿身通常做成“I”字形斷面，其抗彎強(qiáng)度好，重量輕，大圓弧過(guò)渡，且上小下大，采用壓力法潤(rùn)滑的連桿，桿身中部都制有連通大、小頭的油道。

連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。連桿大頭的切口形式可以分為平切口和斜切口兩種。

（1）平切口式連桿 分面與連桿桿身軸線垂直，是汽油機(jī)普遍采用的一種形式。這是因?yàn)橐话闫蜋C(jī)連桿大頭的橫向尺寸都小于氣缸直徑，可以方便地通過(guò)氣缸進(jìn)行拆裝。

（2）斜切口式連桿 分面與連桿桿身軸線成30°～60°夾角。是柴油機(jī)上使用較多的一種形式。這是因?yàn)椴裼蜋C(jī)壓縮比大，受力較大，曲軸的連桿軸頸較粗，相應(yīng)的連桿大頭尺寸往往超過(guò)了氣缸直徑。為了使連桿大頭能通過(guò)氣缸，便于拆裝，一般都采用斜切口，最常見(jiàn)的是45°夾角。

為了便于安裝，連桿大頭一般做成剖分式，被分開(kāi)的部分稱為連桿蓋（圖2-57），用連桿螺栓緊固在連桿大頭上。連桿大頭與連桿蓋是組合加工的，為防止配對(duì)錯(cuò)誤，在同一側(cè)刻有配對(duì)記號(hào)。

3.連桿與連桿蓋的定位

連桿與連桿蓋在結(jié)構(gòu)上采取了定位措施。平切口連桿蓋與連桿的定位多采用連桿螺栓定位，利用連桿螺栓中部精加工的圓柱凸臺(tái)或光圓柱部分與經(jīng)過(guò)精加工的螺栓孔來(lái)保證的。斜切口連桿常用的定位方法有止口定位、套筒定位和鋸齒定位，如圖2-58所示。

圖2-57 連桿大頭與連桿蓋的配對(duì)記號(hào)

圖2-58 斜切口連桿大頭的定位方式

a）止口定位 b）套筒定位 c）鋸齒定位

4.連桿螺栓與連桿軸瓦

（1）連桿螺栓 連桿蓋和連桿大頭用連桿螺栓連在一起，連桿螺栓在工作中承受很大的沖擊力，若折斷或松脫，將造成嚴(yán)重事故。為此，連桿螺栓都采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并精加工和熱處理特制而成。安裝連桿蓋擰緊連桿螺栓螺母時(shí)，要用扭力扳手分2～3次交替均勻地?cái)Q緊到規(guī)定的力矩，擰緊后還應(yīng)可靠的鎖緊。連桿螺栓損壞后絕不能用其他螺栓來(lái)代替。

（2）連桿軸瓦 為了減小摩擦阻力和曲軸連桿軸頸的磨損，連桿大頭孔內(nèi)裝有瓦片式滑動(dòng)軸承，簡(jiǎn)稱連桿軸瓦。軸瓦分上、下兩個(gè)半片，目前多采用薄壁鋼背軸瓦，在其內(nèi)表面澆鑄有耐磨合金層。耐磨合金層具有質(zhì)軟，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨損等特點(diǎn)。耐磨合金常采用的有巴氏合金，銅鋁合金，高錫鋁合金。連桿軸瓦的背面有很高的光潔度。半個(gè)軸瓦在自由狀態(tài)下不是半圓形，當(dāng)它們裝入連桿大頭孔內(nèi)時(shí)，又有過(guò)盈，故能均勻地緊貼在大頭孔壁上，具有很好的承受載荷和導(dǎo)熱的能力，并可以提高工作可靠性和延長(zhǎng)使用壽命。

如圖2-59所示，連桿軸瓦上制有定位凸鍵，供安裝時(shí)嵌入連桿大頭和連桿蓋的定位槽中，以防軸瓦前后移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，有的軸瓦上還制有油孔，安裝時(shí)應(yīng)與連桿上相應(yīng)的油孔對(duì)齊。

5.V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的結(jié)構(gòu)形式

V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的結(jié)構(gòu)形式一般有三種，如圖2-60所示，分別為并列式連桿，主副式連桿和叉形連桿。

圖2-59 連桿軸瓦

1—鋼背 2—油槽 3—定位凸鍵 4—減磨合金層

（1）并列連桿（圖2-60a）連桿可通用，其相對(duì)應(yīng)的左右兩個(gè)氣缸的連桿，沿曲軸的長(zhǎng)度方向一前一后裝配在一個(gè)曲柄銷(xiāo)（連桿軸頸）上。特點(diǎn)是兩列氣缸的活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，曲軸的長(zhǎng)度有一定量增加。

圖2-60 V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿示意圖

a）并列連桿 b）主副連桿 c）叉形連桿

（2）主副連桿（圖2-60b）兩連桿不能通用，其一列氣缸的連桿為主連桿，連桿大頭直接裝配在曲軸曲柄銷(xiāo)的全長(zhǎng)上。另一列氣缸的連桿為副連桿，副連桿分別與對(duì)應(yīng)的主連桿鉸接傳動(dòng)。特點(diǎn)是主副連桿不能互換，兩列氣缸的活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同，曲軸的軸向長(zhǎng)度不增加。

（3）叉形連桿（圖2-60c）左右兩列對(duì)應(yīng)氣缸的連桿的大頭制成叉形，跨于另一個(gè)厚度較小的片狀大頭的連桿兩端。特點(diǎn)是兩列氣缸中的活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，但制造工藝復(fù)雜，且兩個(gè)連桿的大頭剛度都較低。