1.1研究目的及意义

在往复式活塞发动机中连杆组系统通常包含连杆体、连杆大端盖、连杆螺栓、连杆小端衬套和轴瓦等必须部件。连杆组系统作为连接活塞组件和曲轴组件的唯一纽带，肩负着将活塞组件受力传递至曲轴组件的使命，同时承受了活塞组件往复运动的惯性力以及缸内燃烧爆发传递至活塞的作用力等，受力十分复杂。而连杆螺栓作为系统中的重要组成零件，负责连接连杆大端盖、连杆体以及轴瓦的固定，不仅要承受连杆组的受力，还需要承受振动载荷，并且为了增强螺纹联接的刚性、紧密性和防松能力，以及螺栓的疲劳强度，螺栓必须在装配时必须施加预紧力，可以说工作环境及其恶劣。因为该螺栓尺寸限制，存在十分严重的应力集中现象，极易发生失效。主要形式为松动及断裂。而连杆螺栓发生失效将导致发电柴油机发生伸腿事故，并波及气缸盖、缸套、曲轴、机体，造成整机瘫痪甚至于报废。正是由于连杆螺栓的重要性，对于该处螺栓的设计、制造、安装、维护以及事后的故障分析、使用中的监测提出一整套质量控制及管理模式框架系统尤为重要。

1.2国内外现状分析

连杆螺栓的可靠性设计在欧洲及日本等国家地区研究开始较早也相对成熟，国外的国家标准及部分大型企业的企业标准已经形成了较为全面成熟的规范。涵盖了螺栓相关参数的计算及测试方法，甚至日本还涉及到了部分典型的拧紧方案。我国则在1997年参考并分析了日本紧固件标准的基础上，颁布了螺栓紧固件标准以指导螺纹紧固件的设计。但当前国内相关研究较少，且内容较为局限，李全等^[5]对采用纯弹性与弹塑性方法对某柴油机连杆高强度螺栓进行有限元分析, 对两种计算方法得出的结果进行比较, 说明在对高强度螺栓进行分析时, 弹塑性模型能更真实的反映高强度螺栓在工作时的应力状态。肖九梅^[6]对柴油机连杆螺栓的失效原因分析及其预防进行了研究。卫静分析了柴油机装配、检修过程中保证连杆螺栓预紧力要求的原因,介绍了控制预紧力的方法。彭陈^[10]根据HYUNDAI-MAN B＆W6S70MC 型柴油机连杆断裂事故，分析故障产生原因，并对此类故障的发生提出可行性对策与预防措施。张航^[11]指出了船舶柴油发电机发生伸腿故障的原因 ,提出了连杆螺栓从材料设计、制造、损坏形式及如何提高连杆螺栓的可靠性措施以及检测与使用等方面控制裂纹、断裂的方法。耿亮等^[17]在针对采用初始力矩加固定转角方法进行大型柴油机连杆螺栓预紧时，难以测量实际力矩大小的问题，开发出一种基于转角法的连杆螺栓预紧力测试装置，以测量连杆螺栓轴向力与转角的关系，能够将连杆螺栓预紧时施加的初始扭矩和转角换算成连杆螺栓预紧力大小。S. Griza等^[2]发动机由于连杆螺栓形成缩颈造成的故障进行了研究，并提出了一些设计改进方案，以避免今后出现故障:连杆盖界面处最佳槽长度，足以避免形成收缩和应力集中的组合;增加螺栓装配扭矩，以减少应力集中。Suherman等^[3]对扩程发动机连杆进行了建模及仿真分析。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容及目标

1）熟悉发电柴油机连杆螺栓设计、制造、安装和维护的方法及规范，详细了解发电柴油机连杆螺栓的结构等，就各种不同情况进行总结归纳；

2）针对已知各种类型的连杆螺栓进行建模，并熟悉使用建模软件，使得柴油机连杆螺栓可视化；

3）使用软件，结合先前做出的模型做出检修过程的模拟动画，使得可视化检修过程更加直观更加逼真；

4）在完成动画的基础上，初步完成柴油机连杆螺栓可视化工艺系统框架的设计；

5）详细了解柴油机连杆螺栓故障的各种成因，现有的监测方法以及解决方案；