3.4 连杆小头的结构设计与强度,刚度计算
3.4.1、连杆小头的结构设计
连杆小头主要结构尺寸如图1所示。
为了改善磨损，小头孔中以一定过盈量压入耐磨衬套，衬套大多用耐磨锡青铜铸造，这种衬套的厚度一般为δ=2~3mm，取δ=2.2mm，则小头孔直径d=25mm，小头外径 ，取 。
3.4.2、连杆小头的强度校核
以过盈压入连杆小头的衬套，使小头断面承受拉伸压力。若衬套材料的膨胀系数比连杆材料的大，则随工作时温度升高，过盈增大，小头断面中的应力也增大。此外，连杆小头在工作中还承受活塞组惯性力的拉伸和扣除惯性力后气压力的压缩，可见工作载荷具有交变性。上述载荷的联合作用可能使连杆小头及其杆身过渡处产生疲劳破坏，故必须进行疲劳强度计算。
图1
（1） 衬套过盈配合的预紧力及温度升高引起的应力 计算时把连杆小头和衬套当作两个过盈配合的圆筒，则在两零件的配合表面，由于压入过盈及受热膨胀，小头所受的径向压力为：
（1）
式中：∆—衬套压入时的过盈，mm；
一般青铜衬套 ，取 =0.0008x22=0.0176mm，
其中： —工作后小头温升,约100~150°C；
α—连杆材料的线膨胀系数，对于钢 ；
α′—衬套材料的线膨胀系数，对于青铜 ；
µ、µ′—连杆材料与衬套材料的伯桑系数，可取 ;
E—连杆材料的弹性模数，钢 ；
E′—衬套材料的弹性模数，青铜 ；
计算小头承受的径向压力为：
由径向均布力p引起小头外侧及内侧纤文上的应力，可按厚壁筒公式计算，
外表面应力 （2）
内表面应力 （3）
和 的允许值一般为100~150 ，校核合格。
（2） 连杆小头的疲劳安全系数 连杆小头的应力变化为非对称循环，最小安全系数在杆身到连杆小头的过渡处的外表面上为：
（4）
式中： —材料在对称循环下的拉压疲劳极限，
（合金钢），取 ；
—材料对应力循环不对称的敏感系数，取 =0.2；
—应力幅， ；
—平均应力， ；
—工艺系数, =0.4~0.6，取0.5；
则
连杆小头的疲劳强度的安全系数，一般约在5.0~2.0范围之内。
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