CN112446111A - 连杆螺栓安全校核方法 - Google Patents

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CN112446111A CN202011314621.9A CN202011314621A CN112446111A CN 112446111 A CN112446111 A CN 112446111A CN 202011314621 A CN202011314621 A CN 202011314621A CN 112446111 A CN112446111 A CN 112446111A
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Abstract

本发明公开了一种连杆螺栓安全校核方法，包括以下步骤：获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力和最大轴瓦弹出力；根据连杆螺栓的所述最大惯性力和所述最大轴瓦弹出力，获取连杆螺栓的螺栓参数信息；根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取连杆螺栓联接安全系数、连杆螺栓接触面接触压力安全系数及连杆螺栓疲劳安全系数；根据所述目标螺栓参数信息，获取连杆螺栓的初始拧紧力矩和连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角；可为螺栓装配的实际拧紧工艺提供准确参考，避免发动机运转过程中易出现螺栓松脱甚至断裂的情况，保证发动机工作过程中，连杆活塞组件安全可靠运行。

Description

连杆螺栓安全校核方法
技术领域
本发明涉及发动机领域，特别涉及一种连杆螺栓安全校核方法。
背景技术
发动机连杆是发动机核心运动部件，连接着发动机活塞和曲轴等核心运动部件，如果连杆螺栓设计(譬如拧紧力矩和扭转角)得不合理，发动机运转过程中易出现螺栓松脱甚至断裂造成发动机故障，所以在连杆螺栓设计选型时必须进行载荷计算，进行安全校核，才能保证螺栓实际装配的合理性和安全性。
发明内容
本发明的提供一种连杆螺栓安全校核方法，可为螺栓装配的实际拧紧工艺提供准确参考，避免发动机运转过程中易出现螺栓松脱甚至断裂的情况，保证发动机工作过程中，连杆活塞组件安全可靠运行。
第一方面，提供一种连杆螺栓安全校核方法，包括以下步骤：
获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力和最大轴瓦弹出力；
根据连杆螺栓的所述最大惯性力和所述最大轴瓦弹出力，获取连杆螺栓的螺栓参数信息；
根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取连杆螺栓联接安全系数、连杆螺栓接触面接触压力安全系数及连杆螺栓疲劳安全系数；
若所述连杆螺栓联接安全系数大于预设联接安全系数数值、所述连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数大于预设摩擦面接触压力安全系数数值、及所述连杆螺栓疲劳安全系数大于预设疲劳安全系数数值，则判断连杆螺栓的所述螺栓参数信息为目标螺栓参数信息；
根据所述目标螺栓参数信息，获取连杆螺栓的初始拧紧力矩和连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角。
根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述“获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力”步骤，具体包括以下步骤：
根据以下公式，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力Fi：
Figure BDA0002790946950000021
其中，ω＝2πn/60 式(2)；
式(1)及式(2)中，Mrot为连杆旋转质量，Mrep为连杆往复质量，r为曲柄半径，l为连杆长度，ω为在发动机最高转速的连杆旋转角速度，n为发动机超速转速。
根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述“获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力”步骤，具体包括以下步骤：获取最大轴瓦直径过盈量和轴瓦应力因子；根据所述最大轴瓦直径过盈量和所述轴瓦应力因子，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力。
根据第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述“获取最大轴瓦直径过盈量和轴瓦应力因子”步骤，具体包括以下步骤：
根据轴瓦检验应力σt，轴瓦宽度L，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦检验载荷为P0：P0＝σt·t·L 式(3)；
根据所述轴瓦检验载荷P0，连杆大头孔直径D，轴瓦宽度L，以及轴瓦厚度t，以及轴瓦材料弹性模量EB，获取轴瓦检验载荷的轴瓦挤压高度的变化量为ΔCr：ΔCr＝πDP0/2t·EB·L 式(4)；
根据所述轴瓦检验载荷的轴瓦挤压高度的变化量ΔCr，最小轴瓦挤压高度Crmin，获取最小轴瓦直径过盈量为δmin：δmin＝2/π·(ΔCr+Crmin) 式(5)；
根据所述最小轴瓦直径过盈量δmin，轴瓦挤压高度公差eB，以及连杆大头孔公差eH，获取最大轴瓦直径过盈量为δmax：δmax＝δmin+eB+2/π·eH式(6)。
根据第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述“获取最大轴瓦直径过盈量和轴瓦应力因子”步骤，具体包括以下步骤：
根据轴瓦材料泊松比vB，轴瓦材料弹性模量EB，连杆大头孔直径 D，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦刚度因子为BB：
Figure DEST_PATH_1
根据连杆材料泊松比vH，连杆材料弹性模量EH，连杆大头外径 DH，以及连杆大头孔直径D，获取连杆大头刚度因子BH：
Figure BDA0002790946950000041
根据所述轴瓦刚度因子为BB，所述连杆大头刚度因子BH，连杆大头孔直径D，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦应力因子为φ：
Figure DEST_PATH_2
根据第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述“根据所述最大轴瓦直径过盈量和所述轴瓦应力因子，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力”步骤，具体包括以下步骤：
根据所述最大轴瓦直径过盈量δmax，所述轴瓦应力因子φ，以及连杆大头孔直径D，获取轴瓦周向应力为σB：σB＝φ·δmax/D式 (10)；
根据所述轴瓦周向应力σB，连杆大头孔直径D，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦背压为Pr：
Figure BDA0002790946950000043
根据所述轴瓦背压Pr，连杆大头孔直径D，以及轴瓦宽度W，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力为Fs：
Fs＝Pr·D·W 式(12)。
根据第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述“根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取连杆螺栓联接安全系数、连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数及连杆螺栓疲劳安全系数”步骤，具体包括以下步骤：
根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取在最大螺栓材料利用率、最小螺纹摩擦系数的最大螺栓轴力，以及在最小螺栓材料利用率、最大螺纹摩擦系数的最小螺栓轴力；
根据最小螺栓轴力获取连杆螺栓联接安全系数，根据最大螺栓轴力获取连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数；
根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息及连杆螺栓的螺栓轴向外载荷，获取连杆螺栓疲劳安全系数。
根据第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述“根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取在最大螺栓材料利用率、最小螺纹摩擦系数的最大螺栓轴力，以及在最小螺栓材料利用率、最大螺纹摩擦系数的最小螺栓轴力”步骤，具体包括以下步骤：
根据以下公式，获取不同螺栓材料利用率、不同螺纹摩擦系数的螺栓轴力为FM:
Figure BDA0002790946950000051
其中，螺栓应力截面积为AS＝0.7854×(d-0.9382×P)2 式(14)；
式(13)中，v为螺栓材料利用率，所述v的数值为1.0～1.05，μG为螺纹摩擦系数，所述μG的数值为0.08～0.12，σS为螺栓材料屈服极限，d2为螺纹中径，ds为螺栓应力截面对应等效直径；
式(14)中，d为螺栓公称直径，P为螺距；
当v的数值为最大值、且μG的数值为最小值时，获取最大螺栓轴力Fmax；
当v的数值为最小值、且μG的数值为最大值时，获取最小螺栓轴力Fmin。
根据第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述“根据最小螺栓轴力获取连杆螺栓联接安全系数，根据最大螺栓轴力获取连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数；根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息及连杆螺栓的螺栓轴向外载荷，获取连杆螺栓疲劳安全系数”步骤，具体包括以下步骤：
根据所述最小螺栓轴力Fmin，以及在发动机最高转速的每个连杆螺栓的最大惯性力Fi，获取连杆螺栓联接安全系数为k:
k＝Fmin/(Fs+Fi) 式(15)；
根据所述最大螺栓轴力Fmax，连杆螺栓的螺栓摩擦面接触面积AC，连杆螺栓的螺栓表面压缩极限值σC，获取连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数为kc：KC＝Fmax/AC·σC 式(16)；
根据螺栓应力截面积AS，螺栓夹紧长度L′，以及螺栓材料弹性模量Ebolt，获取螺栓刚度为Kbolt：Kbolt＝Ebolt·As/L′ 式(17)；
根据螺栓和被联接件接触面积Aboss，以及螺栓夹紧长度L′，以及被联接件材料弹性模量Eboss，获取被联接件刚度为Kboss：
Kboss＝Eboss·Aboss/L′ 式(18)；
根据所述螺栓刚度Kbolt，所述被联接件刚度Kboss，连杆螺栓的螺栓轴向外载荷F，以及螺栓应力截面积AS，获取螺栓应力幅σAmp：
σAmp＝F/(1+kboss/kbolt)·AS 式(19)；
根据所述螺栓应力幅σAmp，以及螺纹许用幅值应力σA，获取连杆螺栓疲劳安全系数为kAMP：kAMP＝σA/σAmp 式(20)。
其中，k>1.6，kc>1，kAMP>1.2。
根据第一方面的第八种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述“根据所述目标螺栓参数信息，获取连杆螺栓的初始拧紧力矩和连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角”步骤，具体包括以下步骤：
获取连杆螺栓初拧紧阶段的初始拧紧力矩为T1：
T1＝0.5(Fmin+Fmax)·(0.16P+0.58·d2·μG+0.5·DKm·μK) 式 (21)；
其中，螺栓头部摩擦力矩有效直径为DKm＝0.5(Dw+DI) 式(22)；
式(21)及(22)中，DW为螺栓头部摩擦面外径，DI为螺栓头部摩擦面内径，d2为螺纹中径，P为螺距，μG为螺纹摩擦系数，μk为螺栓头和联接件摩擦系数，Fmax为最大螺栓轴力，Fmin为最小螺栓轴力；
获取初拧紧阶段的螺栓轴力为F1：
F1＝(0.3～0.5)·0.5(Fmin+Fmax) 式(23)；
连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角设为θ；
根据连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角θ，及初拧紧阶段的螺栓轴力F1，获取连杆螺栓拧紧至屈服阶段的螺栓轴力为F2：
F2＝F1+Kb·θ·p/360 式(24)；
其中，Kb为所述螺栓刚度Kbolt和所述被联接件刚度Kboss的串联刚度，1/Kb＝1/Kbolt+1/Kboss 式(25)；
获取连杆螺栓拧紧至屈服阶段的螺栓塑性应变为εp：
Figure BDA0002790946950000081
若0<εp<5％，则判断连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角θ为连杆螺栓拧紧至屈服阶段的目标扭转角。
与现有技术相比，本发明的优点如下：首先获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力和最大轴瓦弹出力；然后再根据连杆螺栓的所述最大惯性力和所述最大轴瓦弹出力，获取连杆螺栓的螺栓参数信息，该连杆螺栓的螺栓参数信息为初选，包括螺栓尺寸及规格等参数信息；然后根据选取的连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取连杆螺栓联接安全系数、连杆螺栓接触面接触压力安全系数及连杆螺栓疲劳安全系数；若所述连杆螺栓联接安全系数大于预设联接安全系数数值、所述连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数大于预设摩擦面接触压力安全系数数值、及所述连杆螺栓疲劳安全系数大于预设疲劳安全系数数值，则判断连杆螺栓的所述螺栓参数信息为目标螺栓参数信息；否则，初选的连杆螺栓的螺栓参数信息不符合要求，需重新再选取连杆螺栓的螺栓参数信息，重复上述步骤，直至挑选出的连杆螺栓的所述螺栓参数信息为目标螺栓参数信息。最后根据所述目标螺栓参数信息，获取连杆螺栓的初始拧紧力矩和连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角。
附图说明
图1是本发明连杆螺栓安全校核方法的一实施例的流程示意图；
图2是本发明连杆螺栓安全校核方法的又一实施例的流程示意图；
图3是本发明连杆螺栓安全校核方法的又一实施例的流程示意图；
图4是本发明连杆螺栓安全校核方法的又一实施例的流程示意图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
参见图1所示，本发明实施例提供一种连杆螺栓安全校核方法，包括以下步骤：S10，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力和最大轴瓦弹出力；
S20，根据连杆螺栓的所述最大惯性力和所述最大轴瓦弹出力，获取连杆螺栓的螺栓参数信息；
S30，根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取连杆螺栓联接安全系数、连杆螺栓接触面接触压力安全系数及连杆螺栓疲劳安全系数；
S40，若所述连杆螺栓联接安全系数大于预设联接安全系数数值、所述连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数大于预设摩擦面接触压力安全系数数值、及所述连杆螺栓疲劳安全系数大于预设疲劳安全系数数值，则判断连杆螺栓的所述螺栓参数信息为目标螺栓参数信息；
S50，根据所述目标螺栓参数信息，获取连杆螺栓的初始拧紧力矩和连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角。
具体地，本实施例中，首先获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力和最大轴瓦弹出力；然后再根据连杆螺栓的所述最大惯性力和所述最大轴瓦弹出力，获取连杆螺栓的螺栓参数信息，该连杆螺栓的螺栓参数信息为初选，包括螺栓尺寸及规格等参数信息；然后根据选取的连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取连杆螺栓联接安全系数、连杆螺栓接触面接触压力安全系数及连杆螺栓疲劳安全系数；若所述连杆螺栓联接安全系数大于预设联接安全系数数值、所述连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数大于预设摩擦面接触压力安全系数数值、及所述连杆螺栓疲劳安全系数大于预设疲劳安全系数数值，则判断连杆螺栓的所述螺栓参数信息为目标螺栓参数信息；否则，初选的连杆螺栓的螺栓参数信息不符合要求，需重新再选取连杆螺栓的螺栓参数信息，重复S30和S40步骤，直至挑选出的连杆螺栓的所述螺栓参数信息为目标螺栓参数信息。最后根据所述目标螺栓参数信息，获取连杆螺栓的初始拧紧力矩和连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角。
因此通过该连杆螺栓安全校核方法，可以精确的对连杆螺栓的安全性能(联接安全系数、接触面接触压力安全系数及疲劳安全系数) 进行评估，避免连杆螺栓工作过程中出现可靠和安全性问题；同时获取的连杆螺栓的初始拧紧力矩和连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角，可为螺栓装配的实际拧紧工艺提供准确参考，避免发动机运转过程中易出现螺栓松脱甚至断裂的情况，保证发动机工作过程中，连杆活塞组件安全可靠运行。
同时参见图2所示，在本发明另外的实施例中，“S100，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力”步骤，具体包括以下步骤：
根据以下公式，S100，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力Fi：需要说明的是，最大惯性力由旋转惯性力和往复惯性力组成；
Figure BDA0002790946950000111
其中，ω＝2πn/60 式(2)；
式(1)及式(2)中，Mrot为连杆旋转质量，Mrep为连杆往复质量，r为曲柄半径，l为连杆长度，ω为在发动机最高转速的连杆旋转角速度，n为发动机超速转速。
同时参见图2和图3所示，在本发明另外的实施例中，“S101，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力”步骤，具体包括以下步骤：
S1010，获取最大轴瓦直径过盈量和轴瓦应力因子；
S1011，根据所述最大轴瓦直径过盈量和所述轴瓦应力因子，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力。
可选的，所述“获取最大轴瓦直径过盈量和轴瓦应力因子”步骤，具体包括以下步骤：
根据轴瓦检验应力σt，轴瓦宽度L，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦检验载荷为P0：P0＝σt·t·L 式(3)；
根据所述轴瓦检验载荷P0，连杆大头孔直径D，轴瓦宽度L，以及轴瓦厚度t，以及轴瓦材料弹性模量EB，获取轴瓦检验载荷的轴瓦挤压高度的变化量为ΔCr：ΔCr＝πDP0/2t·EB·L 式(4)；
根据所述轴瓦检验载荷的轴瓦挤压高度的变化量ΔCr，最小轴瓦挤压高度Crmin，获取最小轴瓦直径过盈量为δmin：δmin＝2/π·(ΔCr+Crmin) 式(5)；
根据所述最小轴瓦直径过盈量δmin，轴瓦挤压高度公差eB，以及连杆大头孔公差eH，获取最大轴瓦直径过盈量为δmax：δmax＝δmin+eB+2/π·eH 式(6)。
需要说明的是，最小轴瓦挤压高度Crmin＝轴瓦高度-轴瓦半径，即最小轴瓦挤压高度是轴瓦自然状态下超过轴瓦安装面的高度。
同时，为了更精确的考虑温度对最大轴瓦弹出力的影响，则需要计算出温度对轴瓦直径过盈量δT的影响，即δT＝-D·(βH-βB)·ΔT，其中βB和βH分别为轴瓦和连杆材料热膨胀系数，ΔT为连杆的工作温度相对于常温的温差，则考虑温度影响后的最大轴瓦直径过盈量和最小轴瓦直径过盈量分别为δ′max＝δmax+δT，δ′min＝δmin+δT。
可选的，所述“获取最大轴瓦直径过盈量和轴瓦应力因子”步骤，具体包括以下步骤：
根据轴瓦材料泊松比vB，轴瓦材料弹性模量EB，连杆大头孔直径 D，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦刚度因子为BB：
Figure 273525DEST_PATH_1
根据连杆材料泊松比vH，连杆材料弹性模量EH，连杆大头外径 DH，以及连杆大头孔直径D，获取连杆大头刚度因子BH：
Figure BDA0002790946950000132
根据所述轴瓦刚度因子为BB，所述连杆大头刚度因子BH，连杆大头孔直径D，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦应力因子为φ：
Figure 698326DEST_PATH_2
可选的，所述“根据所述最大轴瓦直径过盈量和所述轴瓦应力因子，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力”步骤，具体包括以下步骤：
根据所述最大轴瓦直径过盈量δmax，所述轴瓦应力因子φ，以及连杆大头孔直径D，获取轴瓦周向应力为σB：σB＝φ·δmax/D式 (10)；
根据所述轴瓦周向应力σB，连杆大头孔直径D，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦背压为Pr：
Figure BDA0002790946950000141
根据所述轴瓦背压Pr，连杆大头孔直径D，以及轴瓦宽度W，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力为Fs：
Fs＝Pr·D·W式(12)。
需要说明的是，Crmin在设计时需满足使最小轴瓦背压Prmin>10 MPa。
同时参见图4所示，在本发明另外的实施例中，所述“S30，根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取连杆螺栓联接安全系数、连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数及连杆螺栓疲劳安全系数”步骤，具体包括以下步骤：
S300，根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取在最大螺栓材料利用率、最小螺纹摩擦系数的最大螺栓轴力，以及在最小螺栓材料利用率、最大螺纹摩擦系数的最小螺栓轴力；
S301，根据最小螺栓轴力获取连杆螺栓联接安全系数，根据最大螺栓轴力获取连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数；
S302，根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息及连杆螺栓的螺栓轴向外载荷，获取连杆螺栓疲劳安全系数。
通过在不同螺栓材料利用率、不同螺纹摩擦系数的螺栓轴力，从而获取最大螺栓轴力、最小螺栓轴力，能将螺栓材料的利用率最大化；再通过连杆螺栓联接安全系数、连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数及连杆螺栓疲劳安全系数，可以精确的对连杆螺栓联接安全性能进行评估，避免连杆螺栓工作过程中出现可靠性问题。
可选的，所述“S300，根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取在最大螺栓材料利用率、最小螺纹摩擦系数的最大螺栓轴力，以及在最小螺栓材料利用率、最大螺纹摩擦系数的最小螺栓轴力”步骤，具体包括以下步骤：
根据以下公式，获取不同螺栓材料利用率、不同螺纹摩擦系数的螺栓轴力为FM:
Figure BDA0002790946950000151
其中，螺栓应力截面积为AS＝0.7854×(d-0.9382×P)2式(14)；
式(13)中，v为螺栓材料利用率，所述v的数值为1.0～1.05，μG为螺纹摩擦系数，所述μG的数值为0.08～0.12，σS为螺栓材料屈服极限，d2为螺纹中径，ds为螺栓应力截面对应等效直径；
式(14)中，d为螺栓公称直径，P为螺距；
当v的数值为最大值、且μG的数值为最小值时，获取最大螺栓轴力Fmax；
当v的数值为最小值、且μG的数值为最大值时，获取最小螺栓轴力Fmin。
可选的，所述“S301，根据最小螺栓轴力获取连杆螺栓联接安全系数，根据最大螺栓轴力获取连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数； S302，根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息及连杆螺栓的螺栓轴向外载荷，获取连杆螺栓疲劳安全系数”步骤，具体包括以下步骤：
根据所述最小螺栓轴力Fmin，以及在发动机最高转速的每个连杆螺栓的最大惯性力Fi，获取连杆螺栓联接安全系数为k:
k＝Fmin/(Fs+Fi) 式(15)；
根据所述最大螺栓轴力Fmax，连杆螺栓的螺栓摩擦面接触面积AC，连杆螺栓的螺栓表面压缩极限值σC，获取连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数为kc：KC＝Fmax/AC·σC 式(16)；
根据螺栓应力截面积AS，螺栓夹紧长度L′，以及螺栓材料弹性模量Ebolt，获取螺栓刚度为Kbolt：Kbolt＝Ebolt·As/L′ 式(17)；
根据螺栓和被联接件接触面积Aboss，以及螺栓夹紧长度L′，以及被联接件材料弹性模量Eboss，获取被联接件刚度为Kboss： Kboss＝Eboss·Aboss/L′ 式(18)；
根据所述螺栓刚度Kbolt，所述被联接件刚度Kboss，连杆螺栓的螺栓轴向外载荷F，以及螺栓应力截面积AS，获取螺栓应力幅σAmp：
σAmp＝F/(1+kboss/kbolt)·AS 式(19)；
根据所述螺栓应力幅σAmp，以及螺纹许用幅值应力σA，获取连杆螺栓疲劳安全系数为kAMP：kAMP＝σA/σAmp 式(20)。
其中，k>1.6，kc>1，kAMP>1.2。
若计算出来的k、kc、kAMP都满足要求且k并未远远大于最低限值，则判断初选的连杆螺栓的所述螺栓参数信息为目标螺栓参数信息，否则，初选的连杆螺栓的螺栓参数信息不符合要求，需重新再选取连杆螺栓的螺栓参数信息，重复S30和S40步骤。
可选的，所述“S50，根据所述目标螺栓参数信息，获取连杆螺栓的初始拧紧力矩和连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角”步骤，具体包括以下步骤：
获取连杆螺栓初拧紧阶段的初始拧紧力矩为T1：
T1＝0.5(Fmin+Fmax)·(0.16P+0.58·d2·μG+0.5·DKm·μK) 式 (21)；
其中，螺栓头部摩擦力矩有效直径为DKm＝0.5(Dw+DI) 式(22)；
式(21)及(22)中，DW为螺栓头部摩擦面外径，DI为螺栓头部摩擦面内径，d2为螺纹中径，P为螺距，μG为螺纹摩擦系数，μk为螺栓头和联接件摩擦系数，Fmax为最大螺栓轴力，Fmin为最小螺栓轴力；
获取初拧紧阶段的螺栓轴力为F1： F1＝(0.3～0.5)·0.5(Fmin+Fmax) 式(23)；
连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角设为θ；
根据连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角θ，及初拧紧阶段的螺栓轴力F1，获取连杆螺栓拧紧至屈服阶段的螺栓轴力为F2：
F2＝F1+Kb·θ·p/360 式(24)；
其中，Kb为所述螺栓刚度Kbolt和所述被联接件刚度Kboss的串联刚度，1/Kb＝1/Kbolt+1/Kboss 式(25)；
获取连杆螺栓拧紧至屈服阶段的螺栓塑性应变为εp：
Figure BDA0002790946950000171
若0<εp<5％，则判断连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角θ为连杆螺栓拧紧至屈服阶段的目标扭转角。
若0<εp<5％，这样既能保证连杆螺栓拧紧过程中不被拉断，又能保证连杆螺栓的材料性能得到充分利用，减小螺栓和周边件尺寸；
若εp不在上述范围内，则选取的扭转角θ满足要求，否则需根据螺栓的塑性变形量增大或减小扭转角，并重复S50，直至选取的扭转角θ符合要求。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
本发明实现上述方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Ra ndomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CP U)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal P rocessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Ci rcuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array， FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(例如声音播放功能、图像播放功能等)；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、视频数据等)。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(F lash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种连杆螺栓安全校核方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力和最大轴瓦弹出力；
根据连杆螺栓的所述最大惯性力和所述最大轴瓦弹出力，获取连杆螺栓的螺栓参数信息；
根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取连杆螺栓联接安全系数、连杆螺栓接触面接触压力安全系数及连杆螺栓疲劳安全系数；
若所述连杆螺栓联接安全系数大于预设联接安全系数数值、所述连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数大于预设摩擦面接触压力安全系数数值、及所述连杆螺栓疲劳安全系数大于预设疲劳安全系数数值，则判断连杆螺栓的所述螺栓参数信息为目标螺栓参数信息；
根据所述目标螺栓参数信息，获取连杆螺栓的初始拧紧力矩和连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角。
2.如权利要求1所述的连杆螺栓安全校核方法，其特征在于，所述“获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力”步骤，具体包括以下步骤：
根据以下公式，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大惯性力Fi：
Figure FDA0002790946940000011
其中，ω＝2πn/60 式(2)；
式(1)及式(2)中，Mrot为连杆旋转质量，Mrep为连杆往复质量，r为曲柄半径，l为连杆长度，ω为在发动机最高转速的连杆旋转角速度，n为发动机超速转速。
3.如权利要求1所述的连杆螺栓安全校核方法，其特征在于，所述“获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力”步骤，具体包括以下步骤：
获取最大轴瓦直径过盈量和轴瓦应力因子；
根据所述最大轴瓦直径过盈量和所述轴瓦应力因子，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力。
4.如权利要求3所述的连杆螺栓安全校核方法，其特征在于，所述“获取最大轴瓦直径过盈量和轴瓦应力因子”步骤，具体包括以下步骤：
根据轴瓦检验应力σt，轴瓦宽度L，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦检验载荷为P0：P0＝σt·t·L 式(3)；
根据所述轴瓦检验载荷P0，连杆大头孔直径D，轴瓦宽度L，以及轴瓦厚度t，以及轴瓦材料弹性模量EB，获取轴瓦检验载荷的轴瓦挤压高度的变化量为ΔCr：ΔCr＝πDP0/2t·EB·L 式(4)；
根据所述轴瓦检验载荷的轴瓦挤压高度的变化量ΔCr，最小轴瓦挤压高度Crmin，获取最小轴瓦直径过盈量为δmin：δmin＝2/π·(ΔCr+Crmin) 式(5)；
根据所述最小轴瓦直径过盈量δmin，轴瓦挤压高度公差eB，以及连杆大头孔公差eH，获取最大轴瓦直径过盈量为δmax：δmax＝δmin+eB+2/π·eH 式(6)。
5.如权利要求4所述的连杆螺栓安全校核方法，其特征在于，所述“获取最大轴瓦直径过盈量和轴瓦应力因子”步骤，具体包括以下步骤：
根据轴瓦材料泊松比vB，轴瓦材料弹性模量EB，连杆大头孔直径D，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦刚度因子为BB：
Figure 1
根据连杆材料泊松比vH，连杆材料弹性模量EH，连杆大头外径DH，以及连杆大头孔直径D，获取连杆大头刚度因子BH：
Figure FDA0002790946940000032
根据所述轴瓦刚度因子为BB，所述连杆大头刚度因子BH，连杆大头孔直径D，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦应力因子为φ：
Figure 2
6.如权利要求5所述的连杆螺栓安全校核方法，其特征在于，所述“根据所述最大轴瓦直径过盈量和所述轴瓦应力因子，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力”步骤，具体包括以下步骤：
根据所述最大轴瓦直径过盈量δmax，所述轴瓦应力因子φ，以及连杆大头孔直径D，获取轴瓦周向应力为σB：σB＝φ·δmax/D 式(10)；
根据所述轴瓦周向应力σB，连杆大头孔直径D，以及轴瓦厚度t，获取轴瓦背压为Pr：
Figure FDA0002790946940000041
根据所述轴瓦背压Pr，连杆大头孔直径D，以及轴瓦宽度W，获取在发动机最高转速时的每个连杆螺栓的最大轴瓦弹出力为Fs：
Fs＝Pr·D·W 式(12)。
7.如权利要求1所述的连杆螺栓安全校核方法，其特征在于，所述“根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取连杆螺栓联接安全系数、连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数及连杆螺栓疲劳安全系数”步骤，具体包括以下步骤：
根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取在最大螺栓材料利用率、最小螺纹摩擦系数的最大螺栓轴力，以及在最小螺栓材料利用率、最大螺纹摩擦系数的最小螺栓轴力；
根据最小螺栓轴力获取连杆螺栓联接安全系数，根据最大螺栓轴力获取连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数；
根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息及连杆螺栓的螺栓轴向外载荷，获取连杆螺栓疲劳安全系数。
8.如权利要求7所述的连杆螺栓安全校核方法，其特征在于，所述“根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息，获取在最大螺栓材料利用率、最小螺纹摩擦系数的最大螺栓轴力，以及在最小螺栓材料利用率、最大螺纹摩擦系数的最小螺栓轴力”步骤，具体包括以下步骤：
根据以下公式，获取不同螺栓材料利用率、不同螺纹摩擦系数的螺栓轴力为FM:
Figure FDA0002790946940000051
其中，螺栓应力截面积为AS＝0.7854×(d-0.9382×P)2 式(14)；
式(13)中，v为螺栓材料利用率，所述v的数值为1.0～1.05，μG为螺纹摩擦系数，所述μG的数值为0.08～0.12，σS为螺栓材料屈服极限，d2为螺纹中径，ds为螺栓应力截面对应等效直径；
式(14)中，d为螺栓公称直径，P为螺距；
当v的数值为最大值、且μG的数值为最小值时，获取最大螺栓轴力Fmax；
当v的数值为最小值、且μG的数值为最大值时，获取最小螺栓轴力Fmin。
9.如权利要求8所述的连杆螺栓安全校核方法，其特征在于，所述“根据最小螺栓轴力获取连杆螺栓联接安全系数，根据最大螺栓轴力获取连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数；根据连杆螺栓的所述螺栓参数信息及连杆螺栓的螺栓轴向外载荷，获取连杆螺栓疲劳安全系数”步骤，具体包括以下步骤：
根据所述最小螺栓轴力Fmin，以及在发动机最高转速的每个连杆螺栓的最大惯性力Fi，获取连杆螺栓联接安全系数为k:
k＝Fmin/(Fs+Fi) 式(15)；
根据所述最大螺栓轴力Fmax，连杆螺栓的螺栓摩擦面接触面积AC，连杆螺栓的螺栓表面压缩极限值σC，获取连杆螺栓摩擦面接触压力安全系数为kc：KC＝Fmax/AC·σC 式(16)；
根据螺栓应力截面积AS，螺栓夹紧长度L′，以及螺栓材料弹性模量Ebolt，获取螺栓刚度为Kbolt：Kbolt＝Ebolt·As/L′ 式(17)；
根据螺栓和被联接件接触面积Aboss，以及螺栓夹紧长度L′，以及被联接件材料弹性模量Eboss，获取被联接件刚度为Kboss：Kboss＝Eboss·Aboss/L′ 式(18)；
根据所述螺栓刚度Kbolt，所述被联接件刚度Kboss，连杆螺栓的螺栓轴向外载荷F，以及螺栓应力截面积AS，获取螺栓应力幅σAmp：
σAmp＝F/(1+kboss/kbolt)·AS 式(19)；
根据所述螺栓应力幅σAmp，以及螺纹许用幅值应力σA，获取连杆螺栓疲劳安全系数为kAMP：kAMP＝σA/σAmp 式(20)。
其中，k>1.6，kc>1，kAMP>1.2。
10.如权利要求8所述的连杆螺栓安全校核方法，其特征在于，所述“根据所述目标螺栓参数信息，获取连杆螺栓的初始拧紧力矩和连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角”步骤，具体包括以下步骤：
获取连杆螺栓初拧紧阶段的初始拧紧力矩为T1：
T1＝0.5(Fmin+Fmax)·(0.16P+0.58·d2·μG+0.5·DKm·μK) 式(21)；
其中，螺栓头部摩擦力矩有效直径为DKm＝0.5(Dw+DI) 式(22)；
式(21)及(22)中，DW为螺栓头部摩擦面外径，DI为螺栓头部摩擦面内径，d2为螺纹中径，P为螺距，μG为螺纹摩擦系数，μk为螺栓头和联接件摩擦系数，Fmax为最大螺栓轴力，Fmin为最小螺栓轴力；
获取初拧紧阶段的螺栓轴力为F1：F1＝(0.3～0.5)·0.5(Fmin+Fmax) 式(23)；
连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角设为θ；
根据连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角θ，及初拧紧阶段的螺栓轴力F1，获取连杆螺栓拧紧至屈服阶段的螺栓轴力为F2：
F2＝F1+Kb·θ·p/360 式(24)；
其中，Kb为所述螺栓刚度Kbolt和所述被联接件刚度Kboss的串联刚度，1/Kb＝1/Kbolt+1/Kboss 式(25)；
获取连杆螺栓拧紧至屈服阶段的螺栓塑性应变为εp：
Figure FDA0002790946940000081
若0<εp<5％，则判断连杆螺栓拧紧至屈服阶段的扭转角θ为连杆螺栓拧紧至屈服阶段的目标扭转角。
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