连杆

概念定义

连杆（connecting rod）是发动机中连接活塞与曲轴的重要机械部件。连杆小头与活塞销相连，大头与曲轴的曲柄销相连，负责把活塞承受的力传递给曲轴，并配合曲轴机构将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

工作原理

发动机工作时，活塞所承受的力经活塞销传入连杆小头，再沿杆身传至连杆大头和曲柄销，从而驱动曲轴旋转。随着活塞往复移动和曲轴持续转动，连杆的运动方向及受力状态不断变化，因此会承受压缩、拉伸、弯曲和冲击等交变载荷。这种周期性载荷使连杆的强度、刚度、质量和疲劳性能成为设计与制造时的重要考虑因素。

技术构成

连杆组主要由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等部分组成。连杆体包括小头、杆身和大头等结构：小头用于连接活塞销，杆身承担两端之间的载荷传递，大头则与曲轴连杆轴颈组成连接部位。连杆轴瓦安装于相应配合面，与曲轴连杆轴颈形成配合副，其减磨合金材料可采用白合金或铜铅合金。

杆身通常采用工字形断面，也可采用H形断面，以便在具备所需强度和刚度的同时控制质量。连杆大头采用可分开的结构时，连杆盖通过连杆螺栓与连杆体紧固，便于与曲轴相配合。V型发动机所使用的连杆型式包括并列式、叉形以及主副连杆，不同型式对应不同的气缸排列与曲轴连接方式。

材料与制造

连杆常用中碳钢、合金钢或调质钢制造，具体材料包括45钢、40Cr、40MnB和40MnVB等。毛坯可经模锻或辊锻成形，随后进行机械加工和热处理。部分制造方案也采用C70S6高碳微合金非调质钢。为提高疲劳强度，连杆可进行表面喷丸处理；外形设计、圆角过渡和表面加工工艺同样会影响高应力部位的承载能力。

应用与失效形式

连杆应用于采用活塞与曲轴机构的发动机，是燃烧作用力传递和运动形式转换链路中的关键部件。其主要损坏形式包括疲劳断裂和过量变形，疲劳问题与长期承受交变载荷有关。设计与制造过程会针对高应力区域改善结构外形及圆角过渡，并配合材料处理和表面强化工艺，以降低应力集中对使用寿命的影响。连杆与曲轴等承受循环载荷的部件也可进行探伤检测，用于检查相关缺陷。