关于柴油机连杆设计
4110柴油机连杆设计及有限元分析-任务书
毕业设计任务书学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级指导教师姓名职称讲师从事专业车辆工程是否外聘否题目名称4110柴油机连杆设计及有限元分析一、设计（论文）目的、意义连杆是发动机中传递动力的重要组件，它在工作中承受各种复杂的、周期性变化的拉、压及惯性力等外载荷，即使是同一类型的连杆，由于每根连杆的物理参数、几何形状也存在差异，在分析连杆的应力和应变时，要考虑这些不确定的因素，这样才能得到更符合实际的结果。
目前，有限元法已成为工程技术领域中不可缺少的一个强有力的计算分析工具，是研究发动机连杆的应力、应变的应用中最常用的方法。
该方法较用传统的材料力学公式计算的结果更为精确。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容：在给定发动机参数的基础上设计连杆，在PRO/E软件平台上建立零件的等比例物理模型，利用有限元ANSYS软件，研究其应力、应变状态及其危险部位。
技术要求：在有限元分析中，科学的力学模型、准确的边界条件约束决定着分析结果的准确度。
考虑连杆应力计算中载荷施加的均匀性、对称性和准确性对杆身、大端和小端过渡区的应力计算结果有很大的影响。
三、设计（论文）完成后应提交的成果（一）计算说明部分1.连杆小头的结构和结构设计2.连杆杆身的结构和结构设计3.连杆大头的结构设计4.连杆螺栓的结构设计5.主要部件校核６．设计说明书一份（1.5万字以上）（二）图纸部分CAD总装配图1张,Pro/E,Ansys图若干张四、设计（论文）进度安排第1－２周选题、领取任务书，调研，搜集资料，撰写开题报告；第３～5周根据发动机参数设计连杆；第6～8周绘制连杆总装配图，中期答辩；第9～13周利用Pro/E建立模型，Ansys分析，并撰写设计说明书；第14周完善设计并提交指导教师审核；第15-16周更改并最终完成设计，准备答辩；第17周毕业答辩。
五、主要参考资料[1] 网络类中国机械CAD论坛等[2] 期刊类中国期刊网等[3] 书籍类连杆设计、PRO/E、Ansys图书等六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日。
4110柴油机连杆设计及有限元分析
摘
要
本文以 4110 柴油机的相关参数作为参考， 对四缸柴油机的连杆进行了结构设计和 尺寸计算，并对连杆进行了运动学和动力学的理论分析，最后运用 Pro/E 进行三维建 模运用 ANSYS 进行了有限元分析。 首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对连杆的运动规律以及在运动中的 受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果，同时对连杆用材料进行了比 较与分析。其次分别对连杆大头、连杆杆身以及连杆小头进行结构设计及尺寸计算， 并进行了结构强度和刚度的校核。再次，应用 CAD 软件：Pro/E 软件建立了连杆的三 维几何模型，在此工作的基础上，又对静力作用下对连杆的两种特殊工况；拉伸、压 缩工况下进行了受力计算， 再将连杆三维几何模型导入 ANSYS 中对其进行了定义特性、 网格划分、施加约束和载荷，最后进行计算以达到对连杆进行强度校核的目的。
1.1 选题的目的和意义................................................................................................... 1 1.2 国内外的研究现状................................................................................................... 2 1.3 设计研究的主要内容................................................................................................ 4
Key words: Diesel engine；Connecting rod；Strength check；Pro/E；ANSYS
柴油机连杆的优化设计本科学位论文
毕业设计（论文）题目6108柴油机连杆的优化设计注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。
与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
毕业设计（论文）作者（签字）：年月摘要连杆在现代汽车工业中所起到的作用无可替代，是发动机中主要传动部件之一。
但由于连杆工作情况的恶劣，传统的设计方法已经很难兼顾稳定性、经济性等方面，缺乏竞争力。
本文基于这一实际情况首先将完成6108型柴油机连杆各参数的设计计算并进行传统校核，校核均安全后运用CATIA和CAXA等软件分别建立三维和二维模型，完成连杆三维和二维的零件图和装配图。
关于柴油机连杆设计
第一章绪论1.1 课题的意义及主要工作1.1.1 课题的背景和意义近百年来，柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低，在各型民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了其主导地位。
新材料、新工艺、新技术的不断开发使用，为柴油机注入了新的活力，使其在动力机械，尤其在船舶动力方面依然发挥着无法替代的作用。
据统计，在 2000吨以上的船舶中，柴油机作为动力的超过 95％，预计这一情况仍将持续下[]1去。
受油价的影响，以及一些柴油机的缺点（比如烟度和噪声）被一一克服，现在在乘用车市场，柴油动力开始渐渐显示其独特魅力。
但是，由于受各种因素的影响，我国的柴油机研究还是落后于世界先进水平。
经历多年的市场实践，国内柴油发动机生产企业已不再满足于凭借引进产品获得市场上的暂时领先，而认识到核心技术是最关键的，只有通过引进、消化、吸收的途径，自己掌握了核心技术，企业才会有发展后劲并获得可持续发展的条件。
随着我国造船事业的进一步发展，作为船舶配套中最重要的一个环节，柴油机技术的发展瓶颈已日益凸显。
因此，必须研发具有我国自主知识产权的柴油机，以提高我国船舶制造的国产率。
发动机是船舶的心脏，而发动机连杆则是承受强烈冲击力和动态应力最高的动力学负荷部件，其在工作中承受着急剧变化的动载荷，再加上连杆的高频摆动产生的惯性力,会使连杆杆身发生形变，轻则会影响曲柄连杆机构的正常工作,使机械效率下降。
重则会破坏活塞的密封性能，使排放恶化，甚至造成活塞拉缸、拉瓦，使发动机无法正常工作。
因此对其刚度和强度提出了很高的要求。
以往，连杆的的制造以铸造法和锻造法为主；20世纪80年代以来，由于采用粉末锻造法大批量生产的粉锻连杆具有力学性能优、尺寸精度高、质量较轻及质量偏差很小等特点，因而相继在发达国家快速发展，逐渐取代铸造和锻造连杆[]2。
而高密度烧结法制造连杆也快速发展，并具有良好的力学性能。
1.1.2 主要工作本课题的工作可以分为三大部分。
第一部分为连杆的结构和基本尺寸的设计过程；第二部分为运用UG对所设计的连杆进行三维建模装配；第三部分为柴油机连杆的有限元分析及强度校核。
S50MC船用柴油机连杆的设计
S50MC船用柴油机连杆的设计十字头的两端与两个滑块浮动配合。
中部安置在十字头轴承中作为轴颈。
轴承盖有开口，用于十字头轴颈与活塞杆的安装。
轴承装有浇注白合金的钢轴瓦。
下轴瓦有一层涂层，活塞杆底座在十字头上。
为了与实际主机输出功率匹配，在活塞杆与十字头间插入一预先确定厚度的垫片。
十字头本体上的一些孔用来分配由伸缩套管所引入的滑油，其中一部分滑油冷却活塞，另一部分润滑十字头轴承和滑块，还有一部分通过连杆体内的孔道去润滑曲柄销轴承。
活塞冷却油由此引出通过一检测装置，该装置每个气缸一套，•用来测量活塞冷却油流回滑油柜前的温度及流量。
滑块的滑动表面均浇注白合金。
十字头根椐机架上的十字头导板来导向，并通过紧固于十字头滑块上的小侧板定位。
在某些柴油机上，滑块需平衡比重。
十字头轴承用螺柱及螺母紧固，螺母用液压工具上紧。
曲柄销轴承装有浇注白合金的钢轴瓦，并用螺栓和螺母安装，螺母用液压工具紧固。
4.2连杆的功用及设计要求4.2.1工作情况设计要点连杆是活塞(或十字头)与曲轴之间的连接件，它把作用于活塞上的气体压力传递给曲轴，并把活塞的往复运动转变为曲轴的回转运动。
连杆组件的组成如上图4-1所示。
它是由连杆本体、连杆盖、连杆螺栓和大小端轴承等组成。
连杆小端轴承与十字头滑动配合。
大端轴承与曲轴的曲柄销轴颈配合，形成曲柄连杆机构，将活塞的直线运动转化成曲轴的回转运动。
工作中活塞顶面所有气体作用力由连杆穿个曲轴，将往复机械功变成曲轴转动转矩。
连杆本身进行着复杂的平面运动。
连杆的受力情况也比较复杂，在四冲程柴油机中由活塞组传给连杆的气体压力和往复惯性力的合力是大小和方向都在周期变化;而在低速二冲程柴油机中是始终使连杆受压，只有大小的周期变化。
此外，在连杆摆动的平面内，还要受到连杆本身运动所产生的惯性力引起的交变弯曲力矩的作用。
为适应受力复杂的恶劣工作条件。
连杆组其设计要点要求连杆在保证强度和刚度的前提下，应尽量减轻重量。
另外在连杆设计的时候还应注意以下几点:(1)连杆轴承应耐磨可靠，连杆螺栓应有较高的疲劳强度和连接可靠。
柴油机连杆课程设计
柴油机连杆课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解柴油机连杆的基本结构、工作原理及作用；2. 学生能够掌握柴油机连杆的力学特性，如受力分析、运动规律等；3. 学生能够了解柴油机连杆的材料、加工工艺及装配要求；4. 学生能够掌握柴油机连杆故障诊断与维修的基本方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，对柴油机连杆进行简单的受力分析；2. 学生能够运用实际操作，完成柴油机连杆的拆装、检查、维修等任务；3. 学生能够运用团队合作，完成柴油机连杆相关项目的实践操作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设备的兴趣，提高他们对机械行业的认识；2. 培养学生严谨、务实的学习态度，注重理论与实践相结合；3. 培养学生团队合作精神，提高沟通与协作能力；4. 培养学生安全意识，遵守操作规程，爱护设备。
课程性质：本课程属于机械类课程，以理论教学与实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生具备一定的机械基础知识，动手能力强，对机械设备有一定的好奇心。
教学要求：结合课程性质、学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作能力的培养。
通过本课程的学习，使学生能够掌握柴油机连杆的相关知识，具备一定的维修与故障诊断能力。
教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 柴油机连杆的结构与工作原理- 连杆的组成、作用及力学特性- 连杆与曲轴、活塞的连接方式- 连杆在实际工作中的运动规律2. 柴油机连杆的材料与加工工艺- 常用连杆材料的特点及选择- 连杆加工工艺流程及要求- 现代加工技术在连杆制造中的应用3. 柴油机连杆的装配与维修- 连杆与曲轴、活塞的装配方法及注意事项- 连杆的检查、故障诊断与维修方法- 常见连杆故障案例分析4. 柴油机连杆实践操作- 拆装与组装柴油机连杆- 连杆受力分析及运动规律实验- 连杆故障诊断与维修实操教学内容根据课程目标，结合教材章节进行组织。
教学大纲明确教学内容的安排和进度，注重理论与实践相结合，强调学生对柴油机连杆知识的系统掌握和实际操作能力的培养。
柴油机连杆的工艺设计
第1章柴油机连杆分析1.1柴油机连杆零件的作用柴油机连杆由柴油机连杆大头、杆身和柴油机连杆小头三部分组成，柴油机连杆大头是分开的，一半与杆身为一体，一半为柴油机连杆盖，柴油机连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在一起。
柴油机连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。
其形状也比较复杂，很多表面并不容易加工，不管是在其工作过程之中还是在加工过程中也很容易产生变形。
基本要求如：柴油机连杆杆身不垂直度<0.5,小头、大头两端面对称面与杆身相应对称面之间的偏移<0.6，杆身横向对称面对大小头孔中心偏移<1.首先必须保证大头中心孔中心线和小头孔中心线之间的平行度，这样才能保证柴油机连杆在工作过程中平稳不刮曲轴和轴瓦；第二个就是保证两个端面的平行度，以及两端面中心线与两孔中心线之间的垂直度，用于保证工作中不会刮伤曲轴平衡块，可以减少噪声，保持平稳；第三个要保证的是柴油机连杆体和盖的分和面之间的配合和吻合，以保证大头孔的圆柱度，以免刮伤轴瓦；第四要确保大小头孔中心线之间的距离，如果其得不到保证，将保证不了发动机在工作时的气体压缩比等。
1.2零件的工艺分析由零件图可知：可将其分为三组加工表面。
它们相互间有一定的位置要求。
现分析如下：首先柴油机连杆的加工表面如下：（1）以端面互为基准加工的两端面。
（2）以小头孔为中心的加工有：钻两个Φ4的油孔，加工侧面工艺凸台。
（3）以大头孔为中心的加工表面有：加工M12螺栓孔。
柴油机连杆精度的参数主要有五个：1.柴油机连杆大端中心面和小端中心面相对于柴油机连杆身中心面的对称；2.柴油机连杆大小头空中心距尺寸精度；3.柴油机连杆大小头孔平行度；4.柴油机连杆大小头孔的尺寸精度、形状精度；5.柴油机连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。
其余技术参数如下表：表1技术要求项目具体要求或数值满足的主要性能大、小头孔的椭圆度，锥度椭圆度0.012锥度0.014保证与衬套、轴瓦的良好配合两孔中心距0.030.05 气缸气体的压缩比两孔轴线在同一个平面内在柴油机连杆轴线平面内：0.03，在垂直柴油机连杆轴线平面内：0.06减少气缸壁和曲轴颈磨损大孔两端面对轴线的垂直度0.015 减少曲轴颈边缘磨损两螺孔中心线（定位孔）的位置精度在两个在45方向上的平行度：0.020.04，对结合面的垂直度：0.015保证正常承载和轴颈与轴瓦的良好配合第2章机械加工工艺规程设计2.1生产纲领的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。
105高速柴油机连杆胀断工艺设计说明书1
目录摘要ⅢAbstractⅣ第一章绪论11.1 前言11.2 国内外发动机连杆工艺发展现状和发展趋势3 1.3 连杆工艺研究方向和研究的关键问题3第二章连杆零件的分析52.1 连杆的结构功能分析52.2 连杆的主要技术要求6第三章连杆零件机械加工工艺规程的编制73.1 生产纲领的确定73.2 连杆的工艺分析83.3 连杆的材料选择与毛坯的制造方法83.3.1连杆的材料选择83.3.2 C70S6钢的成分和力学性能103.3.3 毛坯的制造方法113.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定13 3.5 指定工序定位基准的选择133.6 加工工艺阶段的划分和加工顺序的安排153.7 连杆加工工艺过程的拟定163.8填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡16 第四章指定工序的工装设计174.1 机床夹具设计的基本要求174.2 专用夹具设计步骤174.3激光开应力槽工装设计194.3.1 应力槽的设计194.3.2 设备的选择与改装204.3.3 拟定定位方案204.4胀断工装设计214.4.1 设备选择214.4.2拟定定位方案214.4.3夹具使用说明214.4.4 胀断参数的计算23总结24参考文献25致谢26105系列高速柴油机连杆工艺总体方案及指定工装设计摘要连杆是柴油发动机的主要部件之一，它决定着发动机的性能和运行的稳定性。
随着科学技术的发展与进步，连杆的制造被注入了现代化的加工手段。
“胀断工艺”成为了连杆工艺中的又一新名词。
连杆胀断工艺的应用，使连杆在加工质量、生产率和生产成本等诸多方面都发生了显著变化，柴油发动机的性能得到了进一步提升。
本文以柴油机连杆制造工艺的总体方案为主要研究内容，以连杆的胀断工艺为主要研究方向。
总体方案涉及从连杆材料的选择到加工为成品的全部工艺过程。
方案特别对胀断工艺的原理及过程做了深入浅出的论述，并在认真分析连杆技术要求、广泛查阅相关文献的基础之上，制定出了一条基本适于连杆实际生产的新型工艺方案和路线。
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第一章绪论1.1 课题的意义及主要工作1.1.1 课题的背景和意义近百年来，柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低，在各型民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了其主导地位。
新材料、新工艺、新技术的不断开发使用，为柴油机注入了新的活力，使其在动力机械，尤其在船舶动力方面依然发挥着无法替代的作用。
据统计，在 2000吨以上的船去。
受油价的影响，以及一些柴舶中，柴油机作为动力的超过 95％，预计这一情况仍将持续下[]1油机的缺点（比如烟度和噪声）被一一克服，现在在乘用车市场，柴油动力开始渐渐显示其独特魅力。
但是，由于受各种因素的影响，我国的柴油机研究还是落后于世界先进水平。
经历多年的市场实践，国内柴油发动机生产企业已不再满足于凭借引进产品获得市场上的暂时领先，而认识到核心技术是最关键的，只有通过引进、消化、吸收的途径，自己掌握了核心技术，企业才会有发展后劲并获得可持续发展的条件。
随着我国造船事业的进一步发展，作为船舶配套中最重要的一个环节，柴油机技术的发展瓶颈已日益凸显。
因此，必须研发具有我国自主知识产权的柴油机，以提高我国船舶制造的国产率。
发动机是船舶的心脏，而发动机连杆则是承受强烈冲击力和动态应力最高的动力学负荷部件，其在工作中承受着急剧变化的动载荷，再加上连杆的高频摆动产生的惯性力,会使连杆杆身发生形变，轻则会影响曲柄连杆机构的正常工作,使机械效率下降。
重则会破坏活塞的密封性能，使排放恶化，甚至造成活塞拉缸、拉瓦，使发动机无法正常工作。
因此对其刚度和强度提出了很高的要求。
以往，连杆的的制造以铸造法和锻造法为主；20世纪80年代以来，由于采用粉末锻造法大批量生产的粉锻连杆具有力学性能优、尺寸精度高、质量较轻及质量偏差很小等特点，因而相继在发达国家快速发展，逐渐取代铸造和锻造连杆[]2。
而高密度烧结法制造连杆也快速发展，并具有良好的力学性能。
1.1.2 主要工作本课题的工作可以分为三大部分。
第一部分为连杆的结构和基本尺寸的设计过程；第二部分为运用UG对所设计的连杆进行三维建模装配；第三部分为柴油机连杆的有限元分析及强度校核。
1.2 柴油机数字化建模技术采用三维模型进行产品开发，其过程如同实际产品的构造或加工“制造”装配过程一样反映产品复杂的几何形状及相互之间的位置或装配关系，使产品开发过程更加符合开发工程师习惯和思维方式。
这样，工程师可以更加专注于产品设计本身，而不是产品的图形表示。
利用三维装配模型实现动态模拟后，可以进行干涉检验，还可以观察模型中某点的运动轨迹，绘出位置速度、加速度曲线，并分析其运动特征，为相关计算提供依据，保证了产品开发的可靠性，同时有利于缩短产品的开发周期。
目前，我国船舶柴油机的研发、生产制造已具有一定的基础，具备了一批科研、开发、试验、制造等基础设施条件。
表现在各研发机构和生产部门在单项上基本积累了初步的研发、制造经验，引进了一些较为先进的计算设计仿真软件。
但是，由于国内研发体系起步较晚，技术深度不足，总体技术水平还是较差。
数字化设计技术是实现大型复杂装备系统快速研制的必要手段。
本课题对数字化设计在船用柴油机设计中的技术进行基础性研究，并将该技术应用于某型柴油机的研发中，这对船用柴油机实现设计、制造的集成，缩短柴油机研制周期，降低研发成本，实现我国船舶工业跨越发展有着一定的推动作用。
1.3 有限元分析法在产品设计中的应用当前，有限元分析技术在发动机零部件设计过程中发挥着越来越重要的作用，它不仅缩短了设计周期，而且也大大提高了设计精度。
连杆是发动机中重要零件，也是易发生故障的零件，目前对它的设计、分析已广泛地采用有限元法[]3。
1.4 本章小结本章主要介绍了本课题的工程研究背景和主要工作，并简单介绍了数字化建模技术和有限元分析在柴油机连杆设计校核方面的应用。
第二章连杆结构设计特点及基本加工工艺2.1国内外研究现状及存在的问题2.1.1 船用高速柴油机的特点及发展现状近年来，我国船用柴油机的技术水平获得较大发展，通过技术引进，不但使我们掌握了国外柴油机先进技术，同时对我国柴油机制造工厂进行了相应的技术改造，补充和更新了一批关键工艺装备，健全了工厂的基础设施，加强了质保管理系统，相应培养了一批专业人才，积累了他们对先进柴油机的制造和试验的经验，在消化、吸收国外先进技术同时，给我国自行研制柴油机奠定了良好的基础。
与此同时，在各研究设计院所、高等院校和制造企业通力合作下，我国也研制了不少新一代船用柴油机产品，通过大量研究和试制工作，也取得了不少丰硕成果。
80年代初以来，我国陆续引进了一些较先进机型的生产许可证，如 Deutz MwM604B和 234，$20， ATL25，DL22，SEMT Pielstiek PA6 和 PC2，MTU331／396等，1991年又引进了 MTU956／1163．02。
其中，有的机型已投产，有的正在准备投产，这些对我国柴油机的发展起到了积极作用。
在吸收国外先进技术的同时，我国对老机型作了改进提高，如 12VE230柴油机将功率从1618kW 提高到 2426kW，同时也开发了一些新机型。
但总的说来，我国现有的船用柴油机主要技术指标如强载度、可靠性和燃油消耗率等与国外先进机型相比，尚存在不少差距[]1。
我国船用中高速柴油机产业发展现状是：设计、研究和生产体系初具规模，总体水平不高，关键零部件制造工艺落后，达不到高质量水平。
2.1.2 连杆设计制造的现状与特点随着汽车、船舶等工业制造技术的发展，对于发动机的动力性能及可靠性要求越来越高，而连杆的强度、刚度对提高发动机的动力性及可靠性至关重要，因此国内外各大发动机研制公司对发动机连杆用材料及制造技术的研究都非常重视。
目前，碳素钢和合金钢连杆、非调质钢连杆、粉末冶金连杆、钛合金连杆等都有很广泛的应用，但在力学性能、生产成本等各个方面又各有优劣。
非调质钢由于其材料的成本不高，作为一种廉价的节能钢种，非调质钢正在逐步地取代调质钢，国外几乎完全采用非调质钢生产连杆。
随着发动机轻量化的要求，连杆的设计应力提高，中碳锰钒系列非调质钢的强度无法满足要求，目前德国在该钢种的基础上开发了强度级别更高的钢种，正在推广应用。
粉末烧结锻造连杆的特点是经济效益显著，一般认为粉末烧结锻造连杆与锻钢连杆相比，材料可节约40%，生产成本可降低10%，能源消耗可节；但前些年由于金属粉末的种类极少，又受到成本的限制，发展不快。
钛合金连杆可大幅度地降低连杆的质量，但金属钛的抗拉强度比较低[]2。
高强度、轻量化、低成本是发动机连杆的发展趋势，我国的发动机锻钢连杆制造技术与国外差距不大，但在连杆轻量化方面还相当落后。
我国的钛合金连杆、纤维强化铝合金连杆、粉末冶金锻造连杆的研究才刚刚起步。
虽然连杆加工本身所包括的工艺内容并不复杂，但由于材质、外形尺寸以及要求的加工精度，经常给加工带来不少困难。
锻造毛坯的精度及刚性差、孔加工的精度低、连续带状切屑的断屑、平面加工的毛刺、因夹压和内应力的重新分布而产生的几何变形等，是加工工艺长期以来需要研究和解决的主要技术问题。
所以，连杆的工艺设计只有通过现场的不断改善，才能最终达到设计的目标。
2.2 连杆的结构设计特点分析在分析连杆的设计结构之前,应充分了解连杆的运动情况和受力情况。
2.2.1 连杆的运动分析连杆是柴油机传递动力的主要运动件,在机体中作复杂的平面运动,连杆小头随活塞作上下运动,连杆大头随曲轴作高速回转运动。
连杆杆身在大、小头孔运动的合成下作复杂的摆动。
其作用是将活塞顶的气体压力传给曲轴。
又受曲轴驱动而带动活塞压缩气缸中的气体[]4。
2.2.2 连杆的受力分析连杆组在工作时工作条件恶劣承受着三方面的作用力；(1) 气缸内的燃气压力；(2) 活塞连杆组的往复运动惯性力；(3) 连杆高速摆动时所产生的横向惯性力。
这三种力的大小和方向随着曲轴转角的变化而不断地变化[]4。
综合起来的结果使连杆处于一种交变的复杂受力状态。
由于连杆为一细长杆件，当受压缩和横向惯性力作用时，若连杆杆身刚度不足，则会产生弯曲变形。
若在垂直于摆动平面内发生弯曲，则危害更大，造成轴承不均匀磨损，甚至烧瓦。
2.2.3 连杆的结构分析连杆组一般由连杆体、大头盖、连杆螺栓、轴瓦和连杆小头衬套等组成。
连杆体包括连杆小头、杆身和连杆大头的上部。
连杆大头的上部与连杆大头盖一起组成连杆大头[]3。
连杆结构如图2-1所示：1-连杆衬套2-连杆小头3-连杆杆身4-连杆螺钉5-连杆大头6-连杆轴瓦7-连杆端盖8-连杆轴瓦凸键9-连杆轴瓦定位槽图 2-1 连杆结构图连杆把活塞和曲轴连接起来，连杆小头与活塞销相连接，并与活塞一起作往复运动；连杆大头与曲柄销相连接，和曲轴一起作旋转运动；连杆的其余部分则作复杂的平面运动。
作用于活塞上的力经连杆传给曲轴。
连杆必须具有足够的结构刚度和疲劳强度。
在力的作用下，杆身应该不致被显著压弯，连杆大小头也应该不致显著失圆。
杆身弯曲会使活塞相对于气缸、轴承相对于轴颈发生歪斜；也的失圆会使轴承失去正常配合[]3。
如果强度不足，在发动机动转过程中一旦发生连杆杆身、大头盖和连杆螺栓断裂，就会使机器受到严重的破坏。
2.3 连杆的工作条件和设计要点连杆在高速运动中承受由活塞组传递的气缸压力和往复惯性力的反复压缩和拉伸，由此可能产生疲劳破坏，是内燃机主要受力运动件之一。
连杆大小头轴承的润滑条件苛刻，工作中反复受到挤压和冲击[]3。
“小体积、大功率、低油耗”是高性能柴油机对连杆提出的基本要求，其设计要点如下：(1) 在确保足够强度和刚度的条件下尽可能减轻外形尺寸和质量；(2) 注意过渡圆角及细节的设计，特别是连杆小头与杆身的过渡圆角及连杆大头盖的螺栓支承面的过渡圆角设计，防止应力集中；(3) 必须根据总体设计的要求合理确定结构参数和连杆体与连杆盖的剖分形式。
2.4 连杆的材料性能及特点柴油机连杆在整个工作过程中受拉伸、压缩以及惯性力和连杆力矩所生成的交变的载荷，尤其是大功率柴油机的工作条件更差，因此必须保证连杆具有足够的疲劳强度及结构刚度。
这就要求在连杆材料的选择上针对具体的柴油机而采用高强度材料并辅以综合措施。
目前用于连杆的材料多为中碳钢，而对大功率柴油机连杆则多采用高强度合金钢。
柴油机连杆选用中碳合金优质钢，选用中碳合金钢是因为它经过调质热处理之后能够发挥良好的机械性能加进少许合金元素是为了再提高其机械性能在钢中加入锰元素使钢具有较高的拉伸强度极限、较高的硬度及较好的韧性；加入少量铬不但能大幅度提高拉伸强度极限和硬度，还能增加钢在热处理时的稳定性；钼加入钢中能使钢具有较大的强度极限、屈服极限和很好的塑性[]4。
这种钢经过热处理后具有纤维断面,这对受冲击、受交变载荷的连杆特别有用。
2.5 本章小结本章内容主要是为了连杆的设计与计算作铺垫，对连杆设计结构特点进行了简要地分析，并说明了连杆的工作条件和设计要点，同时对连杆用材料进行了比较与分析。