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螺纹联接作为一种在机械结构中的重要破坏源,设计不当会造成机械的联接失效,连杆大头螺纹联接是曲柄连杆机构设计中的一项关键技术,其结构和受力形式复杂,失效形式多样,联接结构的失效将导致连杆相关部件的功能受到影响甚至完全丧失。针对连杆大头螺纹联接结构的疲劳失效,通过理论分析与数值模拟相结合的方法,研究其疲劳可靠性及结构优化设计,对提升连杆大头螺栓的可靠性、保障曲柄连杆结构的稳定运作是具有重要的工程应用和理论研究价值。以H16钢锻连杆大头螺纹联接结构为研究对象,提出了兼顾收敛性与准确性的网格尺寸,建立了合理的有限元模型,对连杆大头常规螺纹联接结构应力分布规律以及不同影响因素对其影响进行研究;通过疲劳安全系数法对连杆大头螺纹联接结构强度进行评估;基于Miner损伤准则的多轴疲劳预测方法对连杆大头螺纹联接结构疲劳寿命进行预测;结合疲劳寿命设计方法,在优选结构参数基础上提出了非常规螺纹优化联接结构,从疲劳可靠性角度与常规螺纹联接结构进行了对比。研究结果表明:(1)连杆大头螺栓轴向载荷从螺帽头部到底部,呈现出逐渐降低的趋势,啮合的第一螺纹处应力集中情况较为严重,就单个螺纹而言,螺纹根部应力集中较为严重,第一螺纹处应力失效点主要集中螺纹旋转角在45°～90°与270°～315°区域内。(2)当连杆大头螺纹联接长度不变时,螺距越小,各旋合螺纹承载比例差别越小,螺纹段距离螺母顶面大于6mm后,各旋合螺纹承载比例有趋于差异性减小的趋势,且随着加载比例的升高,趋势更加显著;当螺距不变时,第一螺纹处受预紧力影响最大,在螺栓预紧力作用下,第一螺纹承载比例将下降10%左右;螺纹联接长度过大或过小都会导致啮合效果下降,随着工作载荷的增加,各螺纹承载比例趋于差异性减小,第一螺纹处呈现递减趋势,螺纹联接长度越短,递减效应越明显。(3)不同结构参数连杆螺栓,其第一螺纹啮合处安全系数最小,其次为连杆体与大头盖连接分界面处,螺栓头部与螺杆接合处安全系数最大,疲劳安全系数最小出现在第一螺纹牙啮合处,三个区域都为易失效区域。(4)公称直径相同的螺栓,随着螺距增大,平均疲劳寿命呈现下降趋势,对于公称直径为8mm的螺栓,当螺距为1时,疲劳寿命最长,大小为3.35×10~8个循环;随着螺纹长度的增加,平均疲劳寿命呈现处先增大后减小的趋势,其最长疲劳寿命出现在螺纹长度系数为0.76时,大小为3.30×10~8个循环。非常规螺纹优化结构相比常规螺纹联接副能产生更大法向接触力,摩擦力也大大增加,防松性能提升,可靠性也大幅提高。