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柴油机连杆加工工艺及夹具设计 及其夹具设计 加工工艺及其夹具设计 柴油机连杆加工工艺 柴油机连杆加工工艺及

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摘 要本设计是柴油机连杆加工工艺及夹具设计，连杆是柴油机至关重要的组成部分，它主要用来传递运动和力。连杆在复杂的外力作用下工作，很容易发生变形，这就需要连杆强度要高，质量要轻。本设计安排了柴油机连杆加工工艺，首先分析了连杆的加工现状，确定了两套加工工艺路线，择了加工的定位基准，确定重要加工表面采用的加工方法以及加工步骤。然后计算了两端面和小头孔的加工余量，并进行工序尺寸的计算，验算了加工余量。进行了切削用量，切削速度等的计算，绘制并填写了工艺卡。进行了磨结合面的磨床夹具的设计。对连杆的尺寸和形位要求进行分析，确定定位方案，选取了定位元件，进行定位误差的计算，确定了对刀元件，进行对刀尺寸的计算，计算了磨削力，确定夹紧力以及加紧方案，绘制了连杆零件图，磨床夹具体图，夹具装配图，以及夹具体三维图等。本次设计满足工作量，能够达到设计的标准要求。关键词：柴油机 ；连杆； 加工工艺； 夹具设计IABSTRACTThe design of diesel engine connecting rod processing technology and fixture design .Connecting rod is an important part of diesel engine, is one of the important artifact transfer movement and force. The connecting rod works under the complicated external force, it is easy to deform, which requires high strength and light quality.This design arranges the diesel engine connecting rod processing craft, first analyzes the connecting rod processing actuality, establishes two sets of processing craft route, chooses the processing localization datum, determine the important machining surface adopts the processing method and the processing step. Then calculate the machining allowance of both ends and small head holes, and calculate the working procedure size, check the machining allowance. The calculation of cutting dosage, cutting speed, etc. is carried out and the process card is drawn.The grinding fixture design of the grinder-bonded surface is carried out. The dimension and shape of the connecting rod are analyzed, and the positioning scheme is determined. The positioning element is selected, the positioning error is calculated, the cutter element is calculated, the cutter size is calculated, the grinding force is determined, the clamping force is computed, the connecting rod parts drawing, the concrete drawing of the grinder clamp, the fixture assembly drawing, and the concrete 3d graph are drawn. This design meets the workload, can meet the design standard requirements.Keywords: Diesel engine ；connecting rod processing technology ；Machine tool fixtureII柴油机连杆加工工艺及夹具设计目 录 摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 柴油机的介绍11.2 连杆机构的介绍21.3 连杆加工现状21.4设计主要内容.32 柴油机连杆加工工艺设计52.1 连杆的技术要求52.2 连杆材料的选择62.3 工艺路线的安排62.4 连杆的加工工艺流程62.5 定位基准的选取7 2.6 加工余量的计算.7 2.7 加工方法及工序尺寸的计算 .8 2.8 切削用量的计算.10 2.9 典型工序尺寸的计算.113机床夹具的设计153.1 设计要求的分析153.2 总体方案的设计163.3 定位误差的分析.16 3.4 对刀装置的设计 .17 3.5 夹紧装置的选择及夹紧力的计算.184 环保分析.22 结 论23 参 考 文 献24 附录125 附录228 致谢321 绪论1.1 柴油机的介绍柴油机是一种提供动力的装置，柴油发动机的特点是扭矩大、经济性能好。它作为一种动力装置，目前在我国各行各样都有广泛的应用。如图1.1为柴油机发动机的结构图。图1.1 柴油机发动机的结构图如图1.1所示的柴油机构造：气门摇臂、凸轮轴链轮、气门弹簧、喷油器、排气门、进气门、活塞、燃烧室、曲轴、连杆、曲轴链轮。柴油机由机体、燃油系统、曲柄连杆机构、冷却系统、电器系统、配气机、润滑系统等主要组成部分。柴油机的工作过程包括做功行程、压缩行程、进气行程、和排气行程四个冲程。1.2 连杆机构的介绍连杆是柴油机重要的组成部分，它的作用是连接活塞和曲柄，气体做的功通过连杆传递给曲轴，使曲轴旋转，进而将往复直线运动变为曲轴的旋转运动，因此连杆的运动较为复杂。 图1.2 活塞杆连杆组由图1.2所示连杆是包括连杆衬套、连杆、连杆轴瓦、连杆螺栓、连杆盖、连杆螺母。连杆工作的环境比较复杂，所以连杆本身强度要高、质量要轻。为了保证连杆的精度，就必须要合理的安排工艺路线以及采用适当的夹具，为此提出柴油机连杆加工工艺及夹具设计的课题。1.3 连杆加工现状连杆主要加工的是大小头孔，结合面，两端面和螺栓孔，采用的主要的加工方法有：磨削，钻，镗。虽然连杆本身的加工并没有很大难度，但是连杆对形位精度要求较高，对加工要求较高，这给连杆的加工带来不小的困难。在加工工艺的方面，以往的工艺路线是将大小头孔的钻、镗分开，作为两道工序，分成两次来装夹，工艺改进后一次装夹来钻两孔，并采用互为基准原则加工，这样将工艺改进之后能够提高连杆大头孔小头孔中心距的尺寸精确度。为了保证小头孔的尺寸以及形位精度，一般将小头孔自己作为基准来加工。为了保证两孔的平行度，将工艺改为先加工大头孔和小头孔，后磨端面，这样就避免了在钻孔时，破坏孔端面的平面度和平行度。在表面处理相结合的基础上，采用最新的剥离技术，是一种新的连杆盖面无屑断裂的组合工艺，采用传统的拉拔工艺，在完成螺栓断裂后工序断裂。选用涨断工艺加工后，连杆盖和连杆的切断面能够完全重合，这就很好地提高了连杆和连杆盖切断面的结合精度，所以二者的分离面不需要进行额外的磨削加工。在进行连杆与连杆盖装配时，也不需要在加入其他的定位，只用两枚螺栓拉紧就可以。然而，一般使用激光切断连杆断裂，方法有明显的缺点：激光不可见光，激光聚焦繁琐。激光加工的过程中，表面附近的头孔附近的断裂沟槽表面形成的熔渣粘附硬，镗削发生随后的精镗加工；当激光对焦不准确时,涨断时会产生爆口缺陷;目前，上海大众和上海通用采用连杆涨断工艺。如图1.3为涨断加工：图1.3 涨断加工在本设计中，采用连杆的小头孔和一个侧面作为主要基准面，另一个基准面则选用大头孔的一个侧面。这种选择可以保证大头孔和小头孔的中心距。这样就使各工序中的定位基准都是统一的，起来，减小了定位误差。在确定好定位面等以后，进行尺寸链的计算，确定出误差。1.4设计主要内容（1）柴油机连杆工作参数分析。连杆作复杂的平面运动，所以连杆必须具有足够的结构刚度和疲劳强度。（2）柴油机连杆机械加工工艺过程设计。连杆的主要加工表面为大小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及螺栓孔定位面。（3）柴油机连杆机械加工工艺规程计，编写工艺卡、工序卡和检验卡等工艺文件。（4）设计磨结合面的机床夹具并进行相应的分析计算。（5）相关外文资料翻译。（6）撰写说明书。2柴油机连杆加工工艺设计2.1连杆的技术要求连杆的加工过程中的主要加工的是大小头孔，结合面，两端面和螺栓孔，次要加工油孔、斜槽、螺栓座面、倒角、等。还有称重重量，检查，清洗和去毛刺工艺。主要加工方法有：磨削、钻孔、镗孔等。如图2.1为连杆体：图2.1 连杆体零件图连杆的主要技术要求如下：（1）大小头孔的中心距: 1950.05mm。（2）小孔面粗糙度Ra1.6, 大孔面粗糙度Ra1.6。（3）小孔尺寸：42mm,大孔尺寸：74mm。 （4）连杆大头螺栓孔与结合面的垂直度0.02mm。（5）螺栓孔尺寸13.5mm。（6）连杆盖大头孔圆柱度要求0.0006。2.2连杆材料的选择国内外连杆毛坯的生产方式有：粉末冶金、铸造、锻造等。采用粉末锻造生产的连杆质量比较轻、各个精度都比较高、力学性能较高而且质量误差很小，近几年这种技术各个国家都有快速发展。在毛坯原料方面，国内传统工艺连杆毛坯原料一般都使用35CrMo 、42CrMo 、45CrMnB等调质钢和 40MnS、35MnV等非调质钢。本设计中柴油机连杆选用的材料是45钢，因为45钢是中碳钢，它具有很高的硬度和和高的强度，而且45钢在进行淬火处理后它的后硬度还会显著增加。此外，45钢的韧性和塑性都很好，所以选择用45钢作为柴油机连杆的材料。2.3工艺路线的安排连杆对形状精度、尺寸精度、定位精度有很高的要求。连杆自身的硬度比较差，在施加外力的时候容易产生变形。所以，在安排工艺时，需要分开进行粗加工精加工。这样在加工过程中产生的形变就可以得到修正，最终达到零件的技术要求。拟定工艺路线如下：（1）粗铣大小端平面，粗镗大小孔。（2）加工结合面、螺栓面、螺栓孔。（3）精加工主要表面，精磨平面、半精镗、精镗大小头孔等。2.4连杆的加工工艺流程 总的工艺流程1： 铣、磨两端面钻、扩、铰小头孔铣大头孔两侧粗镗大头孔铣断连杆磨体结合面磨盖结合面加工螺栓座面合把加工螺栓孔大头孔两端倒角精磨两端面半精镗大头孔精镗小头孔钻小头油孔挤压铜套孔倒角同时精镗大头孔和小头衬套孔珩磨大头孔检查连杆的加工情况入库 总的工艺流程2：铣两端面磨两端面镗大头孔铣大头孔两侧面钻、扩、铰小头孔铣断连杆磨体结合面磨盖得结合面加工螺栓座面钻、扩、铰螺栓孔铣大头孔两端倒角精磨两端面钻小头油孔挤压铜套孔倒角半精镗、精镗小头衬套孔检查连杆加工情况入库选择流程1，因为以小头孔定位时选择的定位销尺寸要小一些，而以大头孔定位时需要的定位销尺寸太大，不便于加工。2.5 定位基准的选取在加工连杆的时候，以小头孔大头孔的侧面以及端面作为定位基准。满足先基准后其他的原则。2.6 加工余量的计算以大小头端面和小头孔为例(1) 大小头端面确定加工余量表1 大头孔加工方法加工方法加工余量z（mm）精度等级(mm)工序尺寸（mm）公差（mm）粗铣3IT1145.32（）0.16精铣3IT1142.32（）0.16粗磨0.2IT1042.12（）0.1精磨0.2IT1041.92（）0.1毛坯尺寸A0=48.321.5验算磨削余量尺寸链： 图2.2 精磨端面尺寸链 A3=42.12 A4=41.92 解尺寸链得到： Z4=0.2 Zmin=0.2-0.1=0.10 故选择合理。（2）小孔确定加工余量表2 小头孔加工方法加工方法加工余量z（mm）精度等级(mm)工序尺寸（mm）公差（mm）钻30.8IT1330.8（）0.33扩9IT1039.8（）0.1铰0.2IT842（）0.039精镗0.2IT642.02（）0.015毛坯尺寸A0=30.8验算精镗加工余量相关尺寸链： 图2.3 精镗小头孔尺寸链A3=42.02A4=42 解尺寸链得到： Z4=0.2 Zmin=0.2-0.039=0.01610 故选择合理。2.7 加工方法及工序尺寸的计算（1）加工大头孔：经过加工大头孔要达到尺寸 ，采用的加工方法和各个工序尺寸如下:粗镗 粗镗大头孔到尺寸。半精镗 半精镗大头孔到尺寸。精镗 精镗大头孔到尺寸。 珩磨 珩磨大头孔到尺寸 。图2.4 大头孔相关尺寸（2）小头孔加工：经过加工小头孔要达到尺寸。采用的加工方法和各个工序尺寸如下：钻 钻小头孔到尺寸。扩 扩小头孔到尺寸 。铰 铰小头孔到尺寸。精镗 镗小头孔到尺寸 。 （3）螺栓孔加工：经过加工后螺栓孔径尺寸为，定位孔的尺寸为。 采用的加工方法和各个尺寸如下：铣体螺栓座面 铣体螺栓座面，保证到分开面的距离为37。钻螺栓孔及定位孔 钻螺栓孔13.7,定位孔12,两定位孔中心距88.50.10。 图2.5 螺栓孔相关尺寸（4）加工端面及分开面 采用的加工方法和尺寸如下：铣两端面 铣两端面到尺寸 。粗磨两端面 粗磨两端面到尺寸 。精磨两端面 精磨两端面至41.92。车大头孔两侧面 车大头孔侧面保证尺寸1090.03。磨分开面 磨体分开面保证到小头孔中心1950.05。2.8 切削用量的计算（1）铣两端面 选用X52k机床，根据金属机械加工工艺人员手册表2.3-80 铣刀直径D=100mm 切削速度vf=2.47m/s 切削宽度ac=60mm 切削深度ap=3mm 主轴转速n=1000V/d=475r/min 所以取机床n=500r/min 故实际V=2.67m/s 查表可知L=3mm 故t=LD/Vf=0.11min（2）粗磨端面选用M7350磨床，根据金属机械加工工艺人员手册表2.4-172砂轮直径D=40mm 磨削速度=0.33m/s 切削深度ap=0.3mm主轴转速n=1000v/d=158.8r/min 取n=100r/min则实际速度V=0.2m/s查表2.5-11知t=0.01min（3）钻小头孔选用钻床z3080, 根据金属机械加工工艺人员手册表2.4-38钻头直径D=20mm 切削速度V=0.99mm ap=10mm 转速=0.12mm/r主轴转速n=1000r/min 故速度v=1.04m/s由表2.5-7知L=10mm L1=1.5mm L2=2.5mm故t=L总/fn=0.12min其余计算见工艺卡片。2.9典型工序尺寸的计算（1）如图2.6，为大小头孔轴线方向上的相关尺寸：O为小头孔中心线，O1为结合面方案一：铣断连杆得到尺寸A1=195.10.2。以小头孔定位磨连杆体结合面保证尺寸A2=1950.05。以小头孔处定位加工螺栓座面，保证尺寸A=370.025。 封闭环为A, A2是增环，A3是减环37=195-A3，A3=158ES=0.05+EI(A3)=0.025 ,EI(A3)=-0.025EI=-0.05+ES(A3)=-0.025，ES(A3)=0.025故A3=1580.025磨削余量Z=195.1-195=0.1，Z为封闭环，A1是增环，A2是减环ES=0.2-(-0.05)=0.25EI=-0.2-0.05=-0.25Z=0.10.25方案二：如图2.7铣断连杆得到尺寸A1=195.10.2。以小头孔定位磨连杆体结合面保证尺寸A2=1950.05。以结合面处处定位加工螺栓座面，保证尺寸A0=370.025。这种加工方案时，定位基准和设计基准是重合的，直接能够得到尺寸A0,比方案一更好一些。图2.6 大小头孔轴线方向上尺寸链图2.7 大小头孔轴线方向上尺寸链（2）两端面方向上的相关尺寸：0,01分别为两端面的上下表面，两端面互为基准加工。粗铣端面至尺寸A1=。精铣端至尺寸A2=。粗磨端面至尺寸A3=。精磨保证尺寸A4=,毛坯尺寸为A0。图2.8 两端面方向尺寸链 该加工可以直接保证尺寸A4，经计算毛坯尺寸A0=48.321.5。磨削余量Z4=42.12-41.92=0.2ES=0.1-0=0.1EI=0-0.1=-0.1Z4=0.20.1(2) 螺栓孔轴线方向上的尺寸：0表示大头孔一侧面,01为中心线。铣大头孔两侧保证尺寸1090.1。以大头孔侧面定位加工螺栓孔保证尺寸44.250.05。如图2.9所示，A0为封闭环，A1为增环，A2为减环。A1=54.450.05,A0=44.250.05故A2=54.45-44.25=10.2ES=0.05-(-0.05)=0.1EI=-0.05-0.05=-0.1A2=10.20.1基准不重合误差为0.2。发现误差太大所以需要在铣端面前，再加上一个半精铣，这样可以A1的尺寸为54.450.03则A2=10.20.02，完全可以保证加工精度。在这种情况下会产生废品：ES=0.05-(-0.10)=0.15EI=-0.05-0.10=-0.15A0=44.250.15则6=0.15*2=0.3，=0.05 Z1=(44.4-44.25)/0.05=3 Fz=0.49865Z2=|(44.1-44.25)/0.05|=3 Fz=0.49865F=0.49865*2=0.9973合格率为99.73%。 图2.9 螺栓孔方向上的尺寸链3机床夹具的设计3.1设计要求的分析本设计对第7序磨分开面的磨床夹具夹具进行设计。上一道工序加工加工到至小头孔中心196.10.2mm，本道序加工余量为0.1mm，磨结合面，要保证大头孔小头孔的中心距为1950.05，垂直度误差为0.04。如图3.1，图3.2为连杆体连杆盖的定位情况。图3.1 连杆体加工要求以及定位 图3.2 连杆盖的加工要求以及定位3.2 夹具总体方案的设计如图3.3，将连杆体放在夹具体上，同时磨两个零件的结合面。夹具中小头孔的定位销和右侧挡块，是连杆体的主要定位元件，夹定位销限制了绕x轴转动，z方向的2个自由度，右侧挡块限制y向移动。夹具体表面，两个定位销，是主要用来连杆盖的定位。夹具体限制了x方向，绕y轴转动，绕z轴转动3个自由度，两个定位销限制了绕x轴转动，y轴方向，z轴方向3个自由度。采用对刀块和塞尺进行对刀，利用螺栓来进行夹紧。图3.3夹具的总装图3.3定位误差的分析定位误差主要是由两方面引起的：（1）定位基准与设计基准不重合（2）定位副制造不准确。本设计中定位基准统一，由基准不重合引起的误差为零。定位销的选取：小头孔尺寸为，中心距k=1950.05根据互换性与测量技术p18表2-2圆销尺寸选f6则定位销尺寸由配合引起的误差为：jw=1/2(D+d)=1/2(0.03+0.016)=0.0243.4对刀装置的设计把连杆切开，尺寸为，在本序中，要加工尺寸到。本设计中利用对刀块来进行对刀。这样保证了加工的尺寸要求。对刀块的上表面到小头孔中心的距离为，再选用1mm的塞尺，进而满足加工要求。图3.4连杆体对刀尺寸如图3.4，A1=1950.05,C为对刀尺寸，故对刀尺寸=1/3A1=1950.016 图3.5对刀块图3.6对刀块相关尺寸链如图3.5，图3.6对刀块的相关尺寸，L2=1850.008，L塞尺=10.003解尺寸链得到ES=0.016+0.003+0.008=0.027EI=-0.016-0.003-0.008=-0.027L1=110.027图3.7连杆盖对刀尺寸如图3.7，A1=38.50.025,，故对刀尺寸=1/3A1=12.80.0083.5夹紧装置的选择及夹紧力的计算采用M7350磨床，采用周磨的方式。（1） 磨削力分解如图3.8所示磨削力F可分解为三个分力，径向磨削力Fr，轴向磨削力Fa，切向的切向磨削力Fv。 图3.8 力的示意图通过经验公式来计算磨削力。根据金属机械加工工艺人员手册p937表10-211经验公式如下： 式中:Fr 径向磨削力（N）； - 磨削深度（背吃刀量） K-有关常数； - 工件速度； - 砂轮线速度（m/s）- 进给量； - 砂轮宽度根据公式得： Fv/Fr的比值取0.5 , ，F=696N夹紧力的公式如下：系数K取1.5 所以=1.5*1392=2088N图3.9 各种直径螺栓的许用夹紧力及夹紧扭矩实际加紧力P=2088N，选用螺栓螺母配合加紧的方式进行加紧。根据图3.9对螺栓直径进行选择。按标准，查得螺栓直径为24，这时的许用应力为2316N，工作是可靠的。（2）校核如图20所示，在b处夹紧，分别分析在a,b,c三点处对o的力矩，分析可得在a点出两个力矩方向是相反的，而在c处力矩方向是相同的，故在c处是最大的。在a点处和力矩为0有：(Ff表示摩擦力）-569*54.5+284*195=Ff*195故Ff=124.97N根据Ff=F*,取=0.6故此时夹紧力F=208N在b点出和力矩为0有：-284*195= Ff*195此时Ff=-284N,方向与规定正方向相反。根据Ff=F*,取=0.6故此时夹紧力F=473N在c点出和力矩为0有：-569*54.5-284*195= Ff*195故Ff=443N根据Ff=F*,取=0.6故此时夹紧力F=738N经比较在c点处产生的力是最大的。图3.10 力的示意图环保分析目前，人们的生活生产中对环保的要求越来越高，目前也都有越来越严格的环境保护法，产品有无良好的环保已经成为判断产品好坏的一个标准。环保型工程首先采用能再生利用的材料和资源，在各系统及部件设计中所选用的材料主；应是可回收，易分解，能再生，且在加工过程中对环境无害的材料，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料的再生率。 在柴油机连杆生产过程中会有粉尘污染，这是是无法避免的，可以加上除尘装置，这样可以把粉尘的污染尽量降到最低，使操作工人有个良好的工作环境。 工作过程中会产生噪声污染，要把各部分连接件拧紧，设备试运行一段时间，然后停机检查，对松动的连接件要及时拧紧，而后继续启动工作，然后再检测，直到没有松动的地方。在投入生产后，要及时对设零件检查，这样既能大大减轻噪声，同时也使零件的使用寿命增加，减小因松动而引起冲击力使零件实效。- 22 -结 论连杆是柴油机的很重要的一部分，对它的加工工艺要求较高。本次设计在安排工艺时采用小头孔和端面以及大头孔侧面为基准面，这样选择定位误差为零，选择合理。在设计磨床夹具时采用一面一销定位，这样的定位方案使得基准不重合误差为0，只有圆销和小孔单边接触产生的误差为0,024，小于设计要求的三分之一，满足设计要求。采用对刀块和塞尺进行对刀，对刀尺寸为110.027，保证了加工精度。在选择夹紧装置时，由于零件受力比较小，选择螺栓夹紧。整个夹具的设计操作简单，能够满足大头孔小头孔中心距1950.05，也能够保证垂直度。整体来说本次设计能够满足设计要求。参考文献1宋笑尘.柴油机连杆的制造现状和发展趋势J.中国机械,2015,（24）121-122.2颜怀祥，连杆小头侧面定位基准加工的定位问题J.柴油机设计与制造,2004， （1）36-38.3贺长生. 柴油机连杆加工工艺研究C.长春理工大学：2009.10:3-5.4张学华.连杆制造工艺技术及改善J.柴油机设计与制造,2009,16(2):38-42. 5徐俊.连杆制造工艺开发与研究J.柴油机，2013，(5):32-35.6顾为.连杆零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计J.现代企业教育,2012,（17）:253-254.7郭艳丽，薛飞.EQ1141连杆结合面铣夹具的设计及制作J.河南科技,2013,（13）:144-145.8陆刚.柴油机连杆的材料及其加工工艺技术J.模具工程,2013,(3):62-67.9陈志亮.发动机连杆制造工艺改进分析J.机床与液压，2003,(1)：15.10浦林祥.金属切削机床夹具设计手册D.北京：机械工业出版社，1984.11卢秉恒.机械制造技术基础M.机械工业出版社,2007.12毛平准.互换性与测量技术基础M，机械工业出版,2010.13Fukuda S，ETO. 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Tribol. 2008; 131(1):011101-011101-13.附录1：外文原文附录2：外文翻译随机有限元法对柴油机连杆疲劳强度分析摘要本文用摄动随机有限元法 (PSFEM) 分析了柴油机连杆 (cr) 的应力。柴油机的疲劳损失判据提出了柯尔顿多兰疲劳累计损伤理论。根据疲劳失效判据和随机应力分析结果，一次二阶距法被应用于疲劳强度可靠性的分析。通过与蒙特卡罗模拟的比较,证明了随机有限元法在随机应力分析中的有效性和准确性。这一分析表明,某型柴油机连杆的可靠性是 0.99917,这与工厂的统计数据是相符的。简介在传统的柴油机连杆的设计参数中例如，结构尺寸，材料性能，外部载荷等经常被视为确定性变量。事实上，制造和使用时，考虑到许多不确定因素，这些参数又会有不确定性。为了解释不确定性的影响,常用的方法是应用安全系数，但如何选择正确的安全系数是困难的。.当安全系数较小时,结构可能不安全。当安全系数大时, 结构可能很重。除上述影响以外,安全因素还不能为设计改进提供帮助。为了避免任何安全因素的负面影响, 本文采用了可靠性分析法。在可靠性分析中,经常使用蒙特卡罗模拟(Astill et al 1972)。为了得到准确的结果,必须有大量的样品,这就意味着极大的计算量,特别是在高可靠性结构中。在本文中,有一个不同的方法, PSFEM (Nakagiri 和 Hisada, 1982) 结合AFOSM 方法 (Hasofer 和琳德, 1974), 用于疲劳柴油机 连杆的强度可靠性分析。在分析中,燃烧峰值压力,活塞组质量,曲轴转速,小端孔和叶套管之间的干涉幅度,弹性模量和泊松比被认为是随机的变量。应力的平均值、方差和协方差通过PSFEM得到。这些统计数据用于通过AFOSM 方法的可靠性分析中。为了展示这个方法的特征提供一个例子和实验。应力分析上述提到的方法是应用在固定型号的柴油机连杆的疲劳强度分析中的。在应力分析中,连杆的所受的外界压力,燃烧峰值压力,活塞组质量,曲轴转速,小端孔和叶套管之间的干涉幅度,都被列入考虑范围之内。通过计算机应用AFOSM 方法在分析连杆的可靠性时，我们得到在柴油机连杆上的一些疲劳强度危险点，它表明了，在压力条件下这个地方的可可靠性是最低的。在计算时,考虑到两个条件: 在TDC上最大的压力条件和在TDC附近最大的拉力条件下。举例来说,我们只分析了小端的应力,因为它经历了更高的应力。另外,计算模型时简化了三个方面。第一, 外部载荷是对称的。柴油机连杆轴在最大拉力和最大压力的条件下,只使用小端的一半用于计算。第二，活塞销施加在小端孔上的作用力假定为在余弦分布，分布角为160，在拉力条件下180。图3拉力条件的应力分布，图4压力条件的应力分布。第三, 采用平面应力模型。柴油机连杆被当作二维模型在不同的零件中是具有不同厚度的。在自动有限元网格生成中, 连杆分为多个区域有不同厚度。三线网格是通过前沿法在每个区域中生成(Peraire e