连杆分析报告
船用中速柴油机连杆轴瓦缺陷案例分析
连杆大端与曲柄销相连，和曲轴一起作旋转运动;连杆大端轴瓦(下称轴瓦)承受气体最高燃烧压力和活塞连杆惯性力等，压、应力高且属于周期性冲击负荷。
轴瓦损坏主要表现为龟裂、脱壳等;其表面易被润滑油中的机械杂质磨损、擦伤。
柴油机出厂检验包括部件检查:拆检，即在试验运行结束后，应对至少一个气缸的主要部件和特别容易磨损的部件拆开检查。
连杆大端轴瓦属于拆检范围。
本文针对某柴油机出厂检验时发现的连杆大端下瓦缺陷，分析其原因并提出防范建议。
本次检验的柴油机为船用中速柴油机，具体参数见表1。
选择的拆检项目为拆检第4缸主要部件及4#主轴瓦。
一缺陷认定柴油机运行试验后，在拆出的连杆大端下瓦上发现一条白色细纹，如图1所示。
图1 4#缸连杆下瓦的细长纹路该细纹初看类似装配时塞尺产生的定位痕迹，但是该纹路较装配痕迹长，贯穿整个轴瓦宽度，用油刮修理无法消除;仔细触摸可感觉该纹路有轻微的凸出手感，而定位痕迹不应有手感，更不可能是凸出的手感。
因此，否定了定位痕迹的说法。
做进一步表面清理并仔细观察，发现:沿白色纹路方向在油槽侧面存在多点疑似缺陷(图2)。
图2 4#钢下瓦纹路端面的疑似缺陷因此怀疑这可能是一个离轴瓦表面0.5~1mm处，贯穿整个轴瓦宽度的缺陷。
但工厂现场技术人员不认可此缺陷判断，认为可能是类似擦痕的表面问题。
为了验证是否存在缺陷和避免误判，要求工厂派出有资质的探伤人员进行探伤。
经与探伤人员商量:由于目测已能看到疑似缺陷，且磁粉探伤不便整体定性，决定使用着色探伤。
图3为探伤情况。
图3 4#缸连杆下瓦探伤显像探伤人员当场下结论为裂纹。
现场有技术人员质疑可能是着色剂没有擦净，因此请探伤人员将显像擦掉，直接再次喷显像剂(不再着色)进行二次显像，如图4。
图4 4#缸连杆下瓦二次显像结果结果相同。
据此认定:柴油机第4缸连杆大端下瓦(批号: 12179) 存在缺陷，离瓦表面0.5~1mm深度，存在约10mm左右贯穿整个轴瓦宽度的面缺陷，轴瓦表面表现为沿瓦宽度方向的规则白色线纹，且有细微的凸出手感。
曲柄连杆机构实习报告
一、实习背景曲柄连杆机构是内燃机中一个重要的组成部分，其作用是将燃烧气体的膨胀力转化为旋转力，从而驱动发动机工作。
为了更好地了解曲柄连杆机构的工作原理、结构特点及拆装方法，我们进行了为期一周的曲柄连杆机构实习。
二、实习目的1. 熟悉曲柄连杆机构的组成、主要零件的结构特点及拆装要点。
2. 掌握曲柄连杆机构的拆装操作，提高动手能力。
3. 了解曲柄连杆机构在工作过程中的作用及故障原因。
4. 培养团队合作精神，提高团队协作能力。
三、实习内容1. 曲柄连杆机构的基本结构曲柄连杆机构主要由活塞、连杆、曲轴、轴承、飞轮等组成。
活塞在汽缸内做往复运动，通过连杆将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动，进而驱动发动机工作。
2. 曲柄连杆机构的拆装操作（1）拆卸活塞连杆组1）转动曲轴，使发动机1、4缸活塞处于下止点。
2）分别拆卸1、4缸的连杆紧固螺母，取下连杆轴承盖，注意连杆配对记号，并按顺序放置。
3）用橡胶锤或锤子木柄分别推出1、4缸的活塞连杆组件，用手在气缸出口接住并取出活塞连杆组件，注意活塞安装方向。
4）将连杆轴承盖、连杆螺栓、螺母按原位置装回，不同缸的连杆不能互相调换。
（2）拆卸曲轴飞轮组1）旋松飞轮紧固螺钉，拆卸飞轮，注意飞轮较重，拆卸时注意安全。
2）拆卸曲轴前端和后端密封凸缘及油封。
3）按课本要求所示从两端到中间旋松曲轴主轴承盖紧固螺钉，并注意主轴承盖的装配记号与朝向，不同缸的主轴承盖及轴瓦不能互相调换。
4）抬下曲轴，再将主轴承盖及垫片按原位装回，并将固定螺钉拧入少许。
注意曲轴推力轴承的定位及开口的安装方向。
3. 曲柄连杆机构的工作原理及故障分析（1）工作原理曲柄连杆机构通过活塞的往复运动将燃烧气体的膨胀力转化为曲轴的旋转力。
具体过程如下：1）燃烧室内燃料燃烧，产生高温高压气体。
2）高温高压气体推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴旋转。
3）曲轴旋转带动飞轮转动，储存能量。
4）活塞向上运动，完成一个工作循环。
（2）故障分析1）活塞与汽缸磨损严重，导致漏气、窜油等故障。
四杆机构实验报告
四杆机构实验报告四杆机构实验报告引言四杆机构是一种常见的机械结构，由四个连杆组成，通过铰链相连。
在工程学中，四杆机构被广泛应用于各种机械设备中，如发动机、机械手臂和运动机构等。
本实验旨在通过对四杆机构的研究和实验，深入了解其运动特性和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是通过实验观察和测量四杆机构的运动规律，深入了解四杆机构的结构和工作原理。
具体目标包括：1. 理解四杆机构的基本构造和运动方式；2. 掌握四杆机构的运动规律和特性；3. 分析四杆机构的应用领域和优缺点。
二、实验装置和方法1. 实验装置：本实验使用由四个连杆和铰链组成的四杆机构模型，以及相应的测量仪器和工具。
2. 实验方法：a. 调整四个连杆的长度和角度，使其满足四杆机构的运动要求；b. 使用测量仪器测量和记录四个连杆的长度和角度的变化；c. 分析测量数据，绘制运动曲线和角度变化图表；d. 观察和记录四杆机构的运动规律和特点。
三、实验过程和结果1. 实验过程a. 调整四杆机构的连杆长度和角度，使其形成一个闭合的四边形；b. 使用测量工具测量和记录四个连杆的长度和角度的变化；c. 通过改变连杆长度和角度，观察和记录四杆机构的运动规律；d. 根据测量数据和观察结果，分析四杆机构的运动特性和应用。
2. 实验结果a. 通过测量仪器记录的数据，绘制了四个连杆的长度和角度的变化图表；b. 观察和记录了四杆机构的运动规律，如连杆的旋转和平移运动；c. 分析了四杆机构的运动特性和应用，如转动和传动功能。
四、实验分析和讨论1. 实验分析通过实验观察和测量，我们可以清楚地看到四杆机构的运动规律和特性。
连杆的长度和角度的变化直接影响着四杆机构的运动方式和速度。
通过改变连杆的长度和角度，我们可以实现不同的运动效果，如旋转、平移和传动等。
2. 实验讨论四杆机构具有广泛的应用领域和优点。
它可以用于实现复杂的运动和动力传递，如发动机和机械手臂。
同时，四杆机构的结构简单，易于制造和维护。
四连杆机运动学分析报告
栏杆机四杆机构运动学分析1 四杆机构运动学分析1.1 机构运动分析的任务、目的和方法曲柄摇杆机构是平面连杆机构中最基本的由转动副组成的四杆机构，它可以用来实现转动和摆动之间运动形式的转换或传递动力。
对四杆机构进行运动分析的意义是：在机构尺寸参数已知的情况下，假定主动件（曲柄）做匀速转动，撇开力的作用，仅从运动几何关系上分析从动件（连杆、摇杆）的角位移、角速度、角加速度等运动参数的变化情况。
还可以根据机构闭环矢量方程计算从动件的位移偏差。
上述这些内容，无论是设计新的机械，还是为了了解现有机械的运动性能，都是十分必要的，而且它还是研究机械运动性能和动力性能提供必要的依据。
机构运动分析的方法很多，主要有图解法和解析法。
当需要简捷直观地了解机构的某个或某几个位置的运动特性时，采用图解法比较方便，而且精度也能满足实际问题的要求。
而当需要精确地知道或要了解机构在整个运动循环过程中的运动特性时，采用解析法并借助计算机，不仅可获得很高的计算精度及一系列位置的分析结果，并能绘制机构相应的运动线图，同时还可以把机构分析和机构综合问题联系起来，以便于机构的优化设计。
1.2 机构的工作原理在平面四杆机构中，其具有曲柄的条件为：a.各杆的长度应满足杆长条件，即：最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和。
b.组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆，且其最短杆为连架杆或机架（当最短杆为连架杆时，四杆机构为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则为双曲柄机构）。
三台设备测绘数据分别如下：第一组(2代一套)四杆机构L1=125.36mm，L2=73.4mm， L3=103.4mm，L4=103.52mm最短杆长度+最长杆长度(125.36+73.4) <其余两杆长度之和(103.4+103.52)最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构图1-1 II-1型栏杆机机构测绘及其运动位置图第二组(2代二套)四杆机构L1=125.36mm，L2=50.1mm，L3=109.8mm，L4=72.85mm最短杆长度+最长杆长度(125.36+50.1) <其余两杆长度之和(109.8+72.85)最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构图1-2 II-2型栏杆机机构测绘及其运动位置图第三组(3代)四杆机构L1=163.2mm，L2=64.25mm，L3=150mm，L4=90.1mm最短杆长度+最长杆长度(163.2+64.25) <其余两杆长度之和(150+90.1)最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构图1-3 III型栏杆机机构测绘及其运动位置图在如下图1所示的曲柄摇杆机构中，构件AB为曲柄，则B点应能通过曲柄与连杆两次共线的位置。
连杆分析报告
连杆分析报告1. 简介连杆是机械装置中常用的零部件之一，广泛应用于发动机、机械传动系统等领域。
连杆通常由两个铰接在一起的杆件组成，用于连接两个旋转或振动部件。
本文档将对连杆进行分析，包括材料选择、结构设计和机械性能等方面进行讨论。
2. 材料选择连杆通常承受着较大的拉压力和转动力矩，因此材料的选择对于连杆的强度和耐久性至关重要。
常用的连杆材料有铸铁、钢、铝合金等。
•铸铁：铸铁具有良好的韧性和耐磨性，在低载荷情况下可以满足要求。
然而，铸铁的强度相对较低，不能承受较大的载荷。
•钢：钢具有较高的强度和硬度，能够承受较大的载荷。
同时，钢材还具有良好的韧性和耐磨性，适合用于制作连杆。
•铝合金：铝合金具有轻量化的优势，适用于某些对重量要求较高的应用场景。
然而，铝合金的强度相对较低，不适合在高载荷环境下使用。
综上所述，钢是制造连杆的常用材料，它能够提供较高的强度和耐久性，同时保证较好的韧性和耐磨性。
3. 结构设计连杆的结构设计对于其性能具有重要影响。
常见的连杆结构有H型连杆、I型连杆和X型连杆等。
•H型连杆：H型连杆由两个平行的杆件和一个连接两者的水平杆件组成。
这种结构具有较高的刚性和稳定性，适用于承受较大载荷和振动的场景。
•I型连杆：I型连杆由一根较大的杆件和两个连接在两端的较小杆件组成，形状类似字母I。
这种结构具有较高的强度和刚性，适用于高载荷和高速运动的场景。
•X型连杆：X型连杆由四个连接在一起的杆件组成，形状类似字母X。
这种结构具有较好的平衡性和稳定性，适用于高速旋转的场景。
根据具体的应用需求和工作环境，选择适合的连杆结构可以提高连杆的性能和使用寿命。
4. 机械性能连杆的机械性能包括强度、刚度和耐疲劳性等指标。
•强度：连杆在工作时承受着较大的拉压力和转动力矩，因此强度是一个关键指标。
强度的计算可以采用应力分析方法，根据力学原理计算连杆在不同工况下的强度是否满足要求。
•刚度：连杆的刚度决定了它在受力时的变形程度。
曲柄连杆机构实训报告
曲柄连杆机构实训报告一、实验目的1.了解曲柄连杆机构的结构、工作原理和应用领域。
2.熟悉曲柄连杆机构的合理设计、尺寸的计算和选材方法。
3.掌握曲柄连杆机构的实验测量方法和数据处理技能。
4.培养学生分析问题、解决问题和创新思维能力。
二、实验原理曲柄连杆机构是一种常见的变位机构，是由一根转动的曲轴和两根与之相连的连杆组成的。
曲柄连杆机构主要用于转换旋转运动和往复运动，在机床、汽车、航空航天、农机、工程机械等领域得到广泛应用。
曲柄连杆机构的工作原理是通过曲轴的旋转运动，使连杆所连的工作件在特定轨迹下作往复运动。
在曲柄连杆机构中，连接曲轴和连杆的轴承承受着较大的载荷，因此轴承的选材、安装位置和润滑方式对机构的结构强度和运行可靠性具有重要影响，必须进行合理设计。
三、实验仪器和材料1.曲柄连杆机构试验台2.数据采集系统3.曲柄连杆机构及配件四、实验步骤1.检查试验台和曲柄连杆机构是否正常。
2.据测量数据计算出机构尺寸和参数，并用AutoCAD制图。
3.安装连杆、曲轴及轴承，调整定位并润滑。
4.连接数据采集系统和计算机，进行试验前的预处理。
5.启动电机驱动曲轴旋转，打开采集系统进行数据采集。
6.根据数据分析机构运动状态、轨迹和速度，计算出各种运动参数。
7.分析计算结果与实验结果的误差和原因。
8.总结实验，录入实验数据和分析结果。
五、实验结果通过实验，我们成功地完成了曲柄连杆机构的测量和计算，并获得了机构的各种运动参数。
同时，我们还发现了实验与理论计算结果存在一定误差，需要进一步探讨和分析。
六、实验心得通过本次实验，我们更加深入地了解了曲柄连杆机构的结构、工作原理和设计方法。
同时，我们还学习到了实验测量和数据处理的技能，加强了分析和解决问题的能力。
这对我们今后的学习和工作都具有重要的意义。
活塞连杆组的认识实训报告
一、实训目的通过本次活塞连杆组认识实训，使学生了解活塞连杆组在发动机中的作用、结构特点及拆装方法，掌握活塞连杆组检测的基本技能，为后续发动机维修打下基础。
二、实训内容1. 活塞连杆组的组成及作用活塞连杆组是发动机的传动件，主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆及连杆轴瓦等组成。
其主要作用是将燃烧气体的压力传给曲轴，使曲轴旋转并输出动力。
2. 活塞的结构特点活塞的结构简单，由顶部、头部、裙部三部分组成。
（1）顶部：燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。
根据发动机类型，顶部形状有平顶、凹顶、凸顶等。
（2）头部：承受气体压力并传给连杆；与活塞环起密封气缸；并通过活塞环传热。
头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。
（3）裙部：保证活塞在气缸内得到良好的导向。
裙部做成椭圆形，以适应活塞在气缸内的热膨胀。
3. 活塞环的结构特点活塞环是活塞头部的组成部分，主要有气环和油环两种。
（1）气环：安装在活塞环槽中，用于密封气缸，防止气体泄漏。
（2）油环：安装在活塞环槽中，用于收集气缸壁上的机油，防止机油进入燃烧室。
4. 连杆的结构特点连杆是连接活塞与曲轴的传动件，主要由连杆小头、连杆杆身、连杆大头及连杆轴瓦等组成。
（1）连杆小头：通过活塞销与活塞相连。
（2）连杆杆身：起到支撑和连接的作用。
（3）连杆大头：与曲轴的连杆轴颈相连。
5. 活塞连杆组的拆装方法（1）拆卸：首先，将发动机熄火并冷却，然后拆下发动机的机油盘、曲轴前端盖等部件，接着拆卸活塞连杆组。
（2）清洁：用清洗剂将活塞连杆组清洗干净，去除油污、杂质等。
（3）检测：检查活塞、活塞环、活塞销、连杆及连杆轴瓦等部件的磨损情况，确保其符合技术要求。
（4）安装：按照拆卸的相反顺序安装活塞连杆组，注意各部件的安装方向和位置。
三、实训过程1. 实训前准备：了解活塞连杆组的组成、作用、结构特点及拆装方法。
2. 实训操作：按照活塞连杆组的拆装方法进行实际操作，注意安全规范。
3. 检查与记录：在拆装过程中，注意观察各部件的磨损情况，做好记录。
平面连杆机构设计分析及运动分析综合实验
实验二平面连杆机构设计分析及运动分析综合实验一、实验目的：1、掌握机构运动参数测试的原理和方法。
了解利用测试结果，重新调整、设计机构的原理。
2、体验机构的结构参数及几何参数对机构运动性能的影响，进一步了解机构运动学和机构的真实运动规律。
3、熟悉计算机多媒体的交互式设计方法，实验台操作及虚拟仿真。
独立自主地进行实验内容的选择，学会综合分析能力及独立解决工程实际问题的能力，了解现代实验设备和现代测试手段。
二、实验内容1、曲柄滑块机构及曲柄摇杆机构类型的选取。
2、机构设计，既各杆长度的选取。
（包括数据的填写和调整好与“填写的数据”相对应的试验台上的杆机构的各杆长度。
）3、动分析（包括动态仿真和实际测试）。
4、分析动态仿真和实测的结果，重新调整数据最后完成设计。
三、实验设备：平面机构动态分析和设计分析综合实验台，包括：曲柄滑块机构实验台、曲柄摇杆机构实验台，测试控制箱，配套的测试分析及运动仿真软件，计算机。
四、实验原理和内容：1、曲柄摇杆机构综合试验台①曲柄摇杆机构动态参数测试分析：该机构活动构件杆长可调、平衡质量及位置可调。
该机构的动态参数测试包括：用角速度传感器采集曲柄及摇杆的运动参数，用加速度传感器采集整机振动参数，并通过A/D板进行数据处理和传输，最后输入计算机绘制各实测动态参数曲线。
可清楚地了解该机构的结构参数及几何参数对机构运动及动力性能的影响。
②曲柄摇杆机构真实运动仿真分析：本试验台配置的计算机软件，通过建模可对该机构进行运动模拟，对曲柄摇杆及整机进行运动仿真，并做出相应的动态参数曲线，可与实测曲线进行比较分析，同时得出速度波动调节的飞轮转动惯量及平衡质量，从而使学生对机械运动学和动力学，机构真实运动规律，速度波动调节有一个完整的认识。
③曲柄摇杆机构的设计分析：本试验台配置的计算机软件，还可用三种不同的设计方法，根据基本要求，设计符合预定运动性能和动力性能要求的曲柄摇杆机构。
另外还提供了连杆运动轨迹仿真，可做出不同杆长，连杆上不同点的运动轨迹，为平面连杆机构按运动轨迹设计提供了方便快捷的虚拟实验方法。
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连杆受力状况：
在最大惯性力引起的拉伸力工况：连杆大、小头孔内作用的拉伸载荷PY = 187.66 KN；连杆长螺钉预紧PC =182.92 KN；连杆短螺钉预紧力Pd = 178.59 KN；来自轴瓦的过盈配合力。
连杆材料属性：
2.根据图纸建模
3.导入ANSYS有限元
将模型导入ANSYS中，如下
10.结论
计算最大应力为369MPa，小于屈服极限。但大于允许的疲劳极限242MPa。但最大应力出现在轴瓦上，不是主体结构。对于主体结构（除曲轴销、活塞销、螺杆、螺栓即上下盖和主杆）最大应力为274MPa，出现在孔边，可以判断出这是应力集中所导致，因此该结构在该计算情况下是满足要求的。
活塞销应力如下：
活塞销上应力也较小。但由于没有耦合自由度（也接近真实情况），侧面存在应力比较大的单元如下：
曲轴销轴瓦应力：
从数值上可以判断，模型中的最大应力在曲轴销轴瓦来自。其外侧：内侧：
可见最大应力在曲轴销轴瓦内侧。
活塞销轴瓦应力：
连杆下盖应力：
内部应力：
可知最大应力在孔边。
上盖：
主体：
内部：
应力最大也是在边缘。
4.创建轴瓦和曲柄销活塞销
在孔中创建轴瓦和曲柄销活塞销，如图。（假设过盈量为0.001m）
5.划分网格
对该模型进行网格划分。由于结构复杂，采用四面体单元。同时由于结构大小存在差异，网格的大小也不相同，以保证网格数量少。划分网格后如下：
6.创建接触单元
把接触的面创建接触单元，对于所有存在螺栓的区域，均使用绑定约束。由于轴瓦和曲柄销之间存在油膜，将其摩擦系数设为0.1，其余皆为0.3。接触单元如下：
连杆分析报告
连杆是连接活塞和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动的机构。由连杆体、连杆大头盖、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓（或螺钉）等组成。连杆组承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此连杆受到压缩、拉伸等交变载荷作用。连杆必须有足够的疲劳强度和结构刚度。
最大应力为364MPa.
螺杆受力如下：
经计算，当预紧力为给定值时，其压强与螺杆内部相符合。但对于外部，由于受力形式比较复杂，因而应力较大。
对于第一方向的主应力如下：
由于网格比较少，其应力分布也具有离散性。
螺栓应力如下：
最大应力在螺帽上，因为此处存在应力集中：
曲轴销上应力如下：
由于耦合了节点自由度，其应力比较均匀。但由于网格划分等原因，依然存在个别应力比较大的单元。
7.约束和加载
对于连杆螺栓要施加预紧力。约束曲轴销的两个面。并在活塞销上施加力。在曲柄销上施加约束，在活塞销上施加力。力的加载是一个比较复杂的问题，但在实际情况中，活塞销往往不易变形。因此耦合其对应节点的所有自由度，如下：
并在编号最小的节点施加载荷。最终模型如下：
8.求解
结果收敛。
9.应力分析
查看整体的等效应力如下：