论文总字数：30649字

摘 要

柴油发动机工作时，压缩冲程把燃油和空气的混合物压缩，使温度升高达到其燃点从而点火燃烧在气缸中产生热能，使活塞顶面产生膨胀的压力，此压力由连杆传递给曲轴，而连杆本身又受曲轴的来回推动带动活塞压缩气缸中的气体。在工作中连杆承受着剧烈变化的动载荷。由于连杆在设计过程中要求的尺寸精度、形状精度和位置精度很高，而且连杆的刚性不是很好，很容易发生工件的变形，所以很难达到零件的技术要求。

本论文进行了连杆工艺及其专用夹具的设计工作，具体如下，在设计过程中，以路虎神行者2TD4柴油机为例进行连杆的设计，首先对连杆的结构特点进行分析，来确定连杆的材料和毛坯、以及所需的技术条件，从而确定连杆最佳的设计流程和加工工艺，并分别对连杆的各个端面及大小头孔进行了工序设计，其次是对连杆主要的专用夹具进行设计，根据连杆的加工条件和技术要求，对连杆的铣剖分面夹具和扩大头孔夹具进行了详细的设计，并分别从工件定位及夹紧方案的选择、切削力和夹紧力的计算、工件和夹具之间的定位误差的确定等方面进行了全面设计。

通过对连杆的机械加工工艺和夹具的三维模型设计，使其在生产过程中用料更加节约，装夹更加便捷，对实际的生产过程具有重要的意义。

关键词：连杆 变形 加工工艺 夹具设计

Abstract

When the diesel engine works,the compression stroke takes a mixture of fuel and air compression.It makes the temperature higher,and reaches its flash point,and burns in the cylinder to produce heat.The top surface of piston brings the expansion of the pressure which is passed to the crankshaft by the connecting rod.At the same time,the connecting rod itself drives the piston to cut down the gas in cylinder. Since the dimensional accuracy required for the link in the design process, the shape and positional accuracy is very high, and the rigidity of the link is not very good, it is prone to deformation of the workpiece, it is difficult to meet the technical requirements of the part.

In this paper, the design of the connecting rod technology and the special fixture is designed,we take the land rover free lander 2TD4 diesel engine as an example, First analyzed the structure characteristics of the connecting rod, to determine the connecting rod materials and blank, as well as the necessary technical conditions, to determine the best design process and processing technology of the connecting rod, and on every end of the connecting rod and the size of the head hole for the process design, the second is to link the main special fixture design, according to the processing conditions and technical requirements of connecting rod, profile control of connecting rod milling faceted clamp and expanding hole in detail design, respectively from the workpiece positioning and clamping scheme selection, cutting force and the calculation of clamping force, between the workpiece and fixture of the aspects of the position error of the overall design.

Through the connecting rod of three-dimensional model of process optimization and fixture design, make its more savings in the process of production materials, the clamping more convenient, has the vital significance to the actual production process.

Key words：Connecting rod；deformation；processing technology；fixture design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景和意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 1

1.2国内外研究现状及发展 1

1.2.1国内外发展现状 1

1.2.2国内外发展趋势 2

第二章 连杆零件分析 3

2.1连杆零件的结构特点及其材料 3

2.1.1柴油机连杆的工作条件 3

2.1.2连杆的材料 3

2.1.3连杆的主要技术要求 3

2.2连杆零件的工艺分析 4

2.2.1工艺过程安排 4

2.2.2连杆的加工精度 4

2.2.3定位基准的选择 5

2.3连杆裂纹主要原因剖析 6

2.3.1技术要求 6

2.3.2原材料的影响 6

2.3.3化学成份的影响 6

2.4本章小结 7

第三章 连杆工艺规程设计 8

3.1连杆材料和毛坯的选择 8

3.2基面的选择 8

3.2.1粗基准的选择 9

3.2.2精基准的选择 10

3.3工艺路线制定 10

3.3.1工艺特点分析 10

3.3.2工艺方案确定 10

3.4确定机械加工余量 12

3.5确定工序尺寸及其公差 13

3.6计算工艺尺寸链 14

3.7确定切削用量及基本工时 15

3.7.1切削用量的确定 15

3.7.2工时定额的计算 16

3.8本章小结 33

第四章 连杆夹具设计 34

4.1夹具的基本概述 34

4.1.1机床夹具的定义和组成 34

4.1.2机床夹具的功能 34

4.2铣剖分面夹具设计 34

4.2.1工件的定位及夹紧 35

4.2.2切削力及夹紧力的计算 36

4.2.3定位误差分析 36

4.3扩大头孔夹具设计 37

4.3.1工件的定位及夹紧 37

4.3.2切削力及夹紧力的计算 38

4.3.3定位误差分析 39

4.3.4三维装配图Pro/E建模 40

4.4本章小结 41

第五章 总结与展望 42

5.1总结 42

5.2展望 42

参考文献 43

致谢 45

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1研究背景

由于社会经济的不断进步和人们日益增高的生活条件，机动车与人们的距离日益趋近，人们对机动车的使用也逐渐增加，汽车工业迅速的进步，渐渐变成社会经济的支撑。连杆是发动机中比较重要的传动机构之一，连杆的作用是将活塞的往复直线运动向曲轴的旋转运动转变，并且把活塞组上的燃气压力作用在曲轴上。结果连杆就出现了直线运动和平面运动。连杆产生的交变载荷是由气体的压力和往复的惯性力共同产生的，所以对连杆结构刚度的的要求很高。因此，汽车柴油机受连杆的加工精度的影响，而影响其加工精度的条件是连杆工艺的选择。

1.1.2研究意义

在发动机运转时，连杆承受非常多的受力，其中有连杆往复直线移动的惯性力，还有气体的压力和曲轴的弯曲力，连杆产生的是巨大的交变应力，所以需要连杆具有高的强度、高的刚度和高的韧性^[3]。通常用便捷的生产和安装要求进行夹具设计，当发动机需要修理的时候，夹具也是很重要的作用。所以，当我们对发动机夹具进行设计的时候，就要充分考虑如何能够使发动机的检修、拆卸、安装更加的方便，以发挥夹具应有的作用。将零件设计图样向产品的转变是和械制造工艺和夹具息息相关的，而且它是机械制造业中最基础的部分，因此，此次对连杆的工艺和其夹具设计的研究是有着重要意义的。

1.2国内外研究现状及发展

1.2.1国内外发展现状

在我国的支柱产业中就包括汽车产业。汽车的总生产数量从2005年300万辆到2015年600万辆，并且有逐年上升的趋势。随着社会经济的高速发展，各类工程的专用车、大型的载重汽车和农用汽车都有着很大的需求，随着人们不断提高的生活水平，各种家用轿车也有着很大的需求。所以对汽车产业的成长要求也变的相对重视，并且对汽车元件生产也有着较高的要求。所以我国要想创建中国汽车工业特色就需要向自主设计零部件和自主设计整车发展。 

     连杆在汽车行业中扮演着重要的角色，而且在摩托车行业中也广泛应用。在机动车的发动机中，连杆是十分重要的零件之一。在中国，因为对连杆有着很大的需求量，所以对其质量的要求也日益增高，对连杆进行专项研究有着很大意义。国内外的许多研究部门正在如火如荼对连杆进行研究。 

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