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连杆大头、小头失圆度对比分析

郭丽1，康黎云2，张小涛3

（1，2，3长安汽车动力研究院,重庆市401120；）

摘要：本文应用Abaqus软件对连杆大头轴瓦、小头衬套的失圆度进行分析。采用Abaqus

软件中间隙、过盈等命令设置，计算出其变形量，为后处理提供准确的数据来源。

关键词：连杆；失圆度；间隙；过盈

CompareAnalysisofBoreDistortion

ForTheBigandSmallEndofCon-Rod

GUOLi1,LIYUNKANG2,XIAOTAOZHANG3

（123CHANGANAUTOMOBILEPOWERTRAINRDINSTITUTE,CHONGQING,401120,CHINA）

Abstract：Thepapersimulatestheboredistortionforthebigandsmallendofcon-rodbyAbaqus

software.WorkingoutthedeformationwiththeorderofclearanceandinterferenceinAbaqus,

anditisveryvaluabletosupplydateforpostprocessing.

KeyWords：Con-Rod;BoreDistortion;Clearance;Interference

0引言

连杆和活塞销都是钢件，在活塞销与连杆小头之间采用全浮式连接时，通常在连杆小头

孔内以一定的过盈量压入减磨青铜衬套或铁基粉末冶金衬套，用以减小磨损和提高使用寿命

[1]。连杆衬套与连杆小头孔为过盈配合，与活塞销为间隙配合(适当的间隙，用以形成油膜，

起到润滑作用)。当衬套压入座孔后，其外圆柱面和连杆小头孔之间存在着很大的径向压力，

衬套由于受压，内孔将产生收缩变形，造成衬套内孔与活塞销的配合间隙发生变化，改变了

原来设计间隙的配合性质，甚至，造成装配困难[2-4]，只能重新铰孔或镗孔以满足孔径公

差的要求和解决装配困难的问题。因此，为了保证连杆衬套内孔和活塞销的配合间隙，衬套

的变形至关重要。

本文分别采用两种模拟方法计算连杆小头衬套以及大头轴瓦的失圆度，以比较两种模拟

方式对变形结果的影响。模拟连杆小头衬套变形时主要考虑连杆组件在最大拉伸情况下的受

力，而模拟连杆大头轴瓦变形时仅考虑在螺栓轴力以及轴瓦装配时的变形。

1连杆小头失圆度分析

连杆小头在实际装配过程中，装配活塞销时，连杆小头孔呈正圆，装配工序如图1。而

我们传统的模拟方式如图2，在螺栓预紧以及衬套过盈装配后，衬套发生变形，即为非圆。

在这种变形状态下进行下一步的受力分析，最终的衬套变形结果是否与实际有所差异？

图1连杆小头组件装配工序

1.1两种模拟方式对比

现对连杆小头衬套的内表面节点坐标进行补偿，使小头衬套在经过螺栓预紧以及过盈装

配变形后为一个正圆，然后再进行下一步的受力分析，如图3所示，计算其失圆度，并与传

统的模拟方式进行比较。

图2传统模拟方式（不补偿）图3补偿连杆小头衬套内表面节点

1.2FE模型

连杆为对称模型，为节省计算时间，采用1/2模型进行计算，如图4所示。

图4对称模型，采用1/2模型计算

1.3分析方法

采用两种模拟方法对衬套变形进行分析，以区别补偿连杆小头衬套内表面节点对衬套失

圆度有多大的影响。

图5未补偿节点坐标分析流程

图6补偿节点坐标分析流程

1.4分析结果

由图7可知，补偿连杆小头衬套内表面节点坐标后，衬套孔经过装配变形后与原始的正

圆孔重合，保证了后续的受力分析是在孔为正圆的状态下进行，与实际装配的镗孔工序一致。

图7衬套内表面半径

小头衬套内表面补偿节点与未补偿节点半径的变化趋势如图8所示。由图可知，两种模

拟方式，衬套内表面半径变形趋势一致。

图8衬套内表面半径

???R-

?R?受力R

受力R分析小头衬套因惯性力导致的变形，即。衬套失圆

装配间隙

度如图9所示，仅仅考虑受力情况下衬套的变形，补偿节点与未补偿节点对衬套的失圆度CAE

分析结果影响不

图9衬套失圆度

2连杆大头轴瓦失圆度分析

连杆大头轴瓦实际装配过程如图10所示。螺栓轴力范围为33-44KN，如果拧紧1和拧紧2

轴力不一致，对轴瓦失圆度情况是否有影响？

图10连杆大头组件装配工序

2.1分析方法

若供应商采用螺栓轴力33KN（44KN）第一次拧螺栓，然后机加大头孔为正圆，而主机厂

采用螺栓轴力44KN(33KN)装机时，轴瓦的失圆度有多大的差异？同样采用两种模拟方法：

（a）传统