第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)

1、第二章第二章 機(jī)體組和曲柄連桿機(jī)構(gòu)機(jī)體組和曲柄連桿機(jī)構(gòu)一、概述一、概述 1 、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用 把燃?xì)庾饔迷诨钊數(shù)牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩。把燃?xì)庾饔迷诨钊數(shù)牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩。 2 、組成、組成 機(jī)體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組機(jī)體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組 3 、氣體作用力、氣體作用力 進(jìn)氣、排氣氣體壓力較小，對機(jī)件影響不大。進(jìn)氣、排氣氣體壓力較小，對機(jī)件影響不大。 氣體作用力隨活塞位移而變化，造成曲軸軸徑等處磨損不均氣體作用力隨活塞位移而變化，造成曲軸軸徑等處磨損不均 勻和氣缸壁磨損不均勻。勻和氣缸壁磨損不均勻。4 、往復(fù)慣性力和離心力、往復(fù)慣性力和離心力 （1）往復(fù)慣

2、性力與活塞、活塞銷、連桿小頭質(zhì)量及曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān)；）往復(fù)慣性力與活塞、活塞銷、連桿小頭質(zhì)量及曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān)； （2）離心力與曲柄半徑、旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量及曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān)。）離心力與曲柄半徑、旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量及曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān)。二、機(jī)體組二、機(jī)體組 1 、機(jī)體組的功用及組成、機(jī)體組的功用及組成 主要由機(jī)體、氣缸蓋罩、氣缸蓋、油底殼、主軸承蓋等組成。主要由機(jī)體、氣缸蓋罩、氣缸蓋、油底殼、主軸承蓋等組成。 機(jī)體組是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)和其他各系的裝配基體。機(jī)體組是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)和其他各系的裝配基體。2 、機(jī)體結(jié)構(gòu)、機(jī)體結(jié)構(gòu) （1）曲軸箱與氣缸體的結(jié)構(gòu)形式）曲軸箱與氣缸體的結(jié)構(gòu)形式 a 平底式（一般式）平底式（

3、一般式） b 龍門式龍門式 c 隧道式隧道式（2）氣缸排列形式）氣缸排列形式 單列式、單列式、V型、對置式型、對置式（3）氣缸套形式）氣缸套形式 無缸套、干缸套、濕缸套無缸套、干缸套、濕缸套3、氣缸蓋、氣缸蓋（1） 作用及組成作用及組成 封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。 對頂置式發(fā)動機(jī)，一般應(yīng)有進(jìn)排氣門座、氣門導(dǎo)管、冷卻水套、火對頂置式發(fā)動機(jī)，一般應(yīng)有進(jìn)排氣門座、氣門導(dǎo)管、冷卻水套、火花塞或噴油泵安裝孔等?；ㄈ驀娪捅冒惭b孔等。（2） 氣缸蓋的結(jié)構(gòu)形式氣缸蓋的結(jié)構(gòu)形式 單體氣缸蓋：只覆蓋一個氣缸單體氣缸蓋：只覆蓋一個氣缸 塊狀

4、氣缸蓋：覆蓋兩個以上氣缸塊狀氣缸蓋：覆蓋兩個以上氣缸 整體氣缸蓋：覆蓋所有的一列氣缸整體氣缸蓋：覆蓋所有的一列氣缸（3） 燃燒室種類燃燒室種類 對燃燒室的要求：對燃燒室的要求： a 結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，冷卻面積小；結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，冷卻面積?。?b 壓縮終了氣體具有一定渦流運(yùn)動；壓縮終了氣體具有一定渦流運(yùn)動； c 增大進(jìn)氣門面積。增大進(jìn)氣門面積。燃燒室種類：燃燒室種類： 楔形：充氣效率高，燃燒速度快，動力性和經(jīng)濟(jì)性好，但工作粗暴。楔形：充氣效率高，燃燒速度快，動力性和經(jīng)濟(jì)性好，但工作粗暴。 倒盆形：結(jié)構(gòu)簡單，進(jìn)氣阻力大。倒盆形：結(jié)構(gòu)簡單，進(jìn)氣阻力大。 半球形：充氣效率高，散熱損失小。半球形：充氣效率

5、高，散熱損失小。 蓬形：與半球形相仿，高速性好。蓬形：與半球形相仿，高速性好。 多球形：結(jié)構(gòu)緊湊，氣道平直，可產(chǎn)生擠氣渦流。多球形：結(jié)構(gòu)緊湊，氣道平直，可產(chǎn)生擠氣渦流。（4） 氣缸蓋冷卻氣缸蓋冷卻 氣缸蓋的冷卻水套與氣缸體相通，利用循環(huán)水冷卻燃燒室等高溫部分。氣缸蓋的冷卻水套與氣缸體相通，利用循環(huán)水冷卻燃燒室等高溫部分。4、氣缸襯墊、氣缸襯墊 保持氣缸密封不漏氣，保證機(jī)體流向氣缸蓋的冷卻液和機(jī)油不泄漏。保持氣缸密封不漏氣，保證機(jī)體流向氣缸蓋的冷卻液和機(jī)油不泄漏。 （1）工作條件：高溫、高壓、一定的腐蝕。）工作條件：高溫、高壓、一定的腐蝕。 （2）要求：足夠強(qiáng)度；耐熱耐腐蝕；具有一定彈性；拆裝方

6、便。）要求：足夠強(qiáng)度；耐熱耐腐蝕；具有一定彈性；拆裝方便。 （3）種類：）種類： a 金屬石棉襯墊：金屬石棉襯墊： 使用最多使用最多 b 金屬復(fù)合材料襯墊金屬復(fù)合材料襯墊 c 全金屬襯墊全金屬襯墊5、油底殼、油底殼 （1）作用：儲存機(jī)油并封閉曲軸箱）作用：儲存機(jī)油并封閉曲軸箱 （2）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：a 局部做的較深；局部做的較深； b 內(nèi)設(shè)擋板；內(nèi)設(shè)擋板； c 下設(shè)放油塞。下設(shè)放油塞。6、發(fā)動機(jī)支承、發(fā)動機(jī)支承 （1）形式：三點(diǎn)或四點(diǎn)支承）形式：三點(diǎn)或四點(diǎn)支承 （2）特點(diǎn)：支承必須是彈性）特點(diǎn)：支承必須是彈性三、活塞連桿組三、活塞連桿組 活塞連桿組包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿等。活塞連桿組包括

7、活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿等。 1、 活塞活塞 （1）作用：承受氣體壓力，并將其傳給活塞銷。）作用：承受氣體壓力，并將其傳給活塞銷。 （2）工作條件：高溫、高壓、高速。）工作條件：高溫、高壓、高速。 要求：質(zhì)量小，具有一定強(qiáng)度和剛度；要求：質(zhì)量小，具有一定強(qiáng)度和剛度； 熱膨脹系數(shù)?。粺崤蛎浵禂?shù)?。?導(dǎo)熱性好；耐磨。導(dǎo)熱性好；耐磨。 （3）材料：廣泛采用鋁合金）材料：廣泛采用鋁合金（4）構(gòu)造：活塞包括頂部、頭部和裙部）構(gòu)造：活塞包括頂部、頭部和裙部a 頂部頂部 頂部形狀與選用的燃燒室形式有關(guān)。頂部形狀與選用的燃燒室形式有關(guān)。b 頭部：頭部： 活塞環(huán)槽以上的部分。活塞環(huán)槽以上的部分。 作用：承受氣

8、體壓力，并傳給連桿；與活塞環(huán)一起實(shí)現(xiàn)密封；將活塞頂作用：承受氣體壓力，并傳給連桿；與活塞環(huán)一起實(shí)現(xiàn)密封；將活塞頂吸收的熱量通過環(huán)傳到氣缸壁。吸收的熱量通過環(huán)傳到氣缸壁。c 裙部：裙部： 油環(huán)槽下端面至活塞底面油環(huán)槽下端面至活塞底面的部分，為活塞在氣缸內(nèi)作往的部分，為活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動導(dǎo)向和承受側(cè)壓力。復(fù)運(yùn)動導(dǎo)向和承受側(cè)壓力。 由于活塞裙部在受熱后會由于活塞裙部在受熱后會產(chǎn)生變形，因此，為保證活塞產(chǎn)生變形，因此，為保證活塞與氣缸壁之間適當(dāng)?shù)拈g隙，活與氣缸壁之間適當(dāng)?shù)拈g隙，活塞裙部在冷態(tài)下具有一定的形塞裙部在冷態(tài)下具有一定的形狀。狀。 另一方面，為減小裙部的另一方面，為減小裙部的熱變形，可采取

9、一些措施。熱變形，可采取一些措施。在現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)上廣泛采用半拖鞋式裙部或拖鞋式裙部的活塞。在現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)上廣泛采用半拖鞋式裙部或拖鞋式裙部的活塞。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量輕，比全裙式活塞輕質(zhì)量輕，比全裙式活塞輕1020，適應(yīng)高速發(fā)動機(jī)減小往復(fù)慣性力的需要。適應(yīng)高速發(fā)動機(jī)減小往復(fù)慣性力的需要。裙部彈性好，可以減小活塞與氣缸的配裙部彈性好，可以減小活塞與氣缸的配合間隙。合間隙。能夠避免與曲軸平衡重發(fā)生運(yùn)動干涉。能夠避免與曲軸平衡重發(fā)生運(yùn)動干涉。 為減少敲缸，活塞銷座軸線向在作功行程中受側(cè)壓力的一面偏為減少敲缸，活塞銷座軸線向在作功行程中受側(cè)壓力的一面偏12mm。 為減小活塞頭部和頂部的熱負(fù)荷，對活塞

10、可進(jìn)行油冷卻。主要有自由噴為減小活塞頭部和頂部的熱負(fù)荷，對活塞可進(jìn)行油冷卻。主要有自由噴射冷卻、振蕩冷卻法和強(qiáng)制冷卻法。射冷卻、振蕩冷卻法和強(qiáng)制冷卻法。2、 活塞環(huán)活塞環(huán) 活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)。活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)。 活塞環(huán)的工作條件是高溫、高壓、高速和交變應(yīng)力?；钊h(huán)的工作條件是高溫、高壓、高速和交變應(yīng)力。 廣泛應(yīng)用的活塞環(huán)材料是合金鑄鐵。廣泛應(yīng)用的活塞環(huán)材料是合金鑄鐵。（1）氣環(huán)）氣環(huán) A 作用：密封和傳熱作用：密封和傳熱 B 密封原理：在環(huán)的彈力和燃?xì)鈮毫Φ淖饔孟?，使燃?xì)獠荒芡ㄟ^環(huán)與缸密封原理：在環(huán)的彈力和燃?xì)鈮毫Φ淖饔孟拢谷細(xì)獠荒芡ㄟ^環(huán)與缸壁接觸面及環(huán)與槽的接觸面竄到曲軸箱。壁接觸面

11、及環(huán)與槽的接觸面竄到曲軸箱。 C 開口形狀：直開口、階梯形和斜開口開口形狀：直開口、階梯形和斜開口D 斷面形狀：斷面形狀：矩形環(huán)，工藝和導(dǎo)熱性好，但會產(chǎn)生泵油現(xiàn)象；矩形環(huán)，工藝和導(dǎo)熱性好，但會產(chǎn)生泵油現(xiàn)象；錐面環(huán)，磨合性好，但傳熱差；錐面環(huán)，磨合性好，但傳熱差；扭曲環(huán)，不泵油，易磨合，廣泛應(yīng)用；扭曲環(huán)，不泵油，易磨合，廣泛應(yīng)用；梯形環(huán)，可將環(huán)槽中雜質(zhì)擠出，用于柴油機(jī)；梯形環(huán)，可將環(huán)槽中雜質(zhì)擠出，用于柴油機(jī)；桶面環(huán)，密封好，但工藝復(fù)雜；桶面環(huán)，密封好，但工藝復(fù)雜；頂岸環(huán)，密封性好。頂岸環(huán)，密封性好。（2） 油環(huán)油環(huán) A 作用：刮油作用：刮油 B 類型：槽孔式、槽孔撐簧式、鋼帶組合類型：槽孔式、槽

12、孔撐簧式、鋼帶組合（3）活塞環(huán)組合）活塞環(huán)組合 依各環(huán)的特點(diǎn)，從提高密封性、刮油能力和潤滑性角度出發(fā)，可選依各環(huán)的特點(diǎn)，從提高密封性、刮油能力和潤滑性角度出發(fā)，可選擇不同的組合方式。擇不同的組合方式。3、 活塞銷活塞銷 用于連接活塞和連桿小頭，并將活塞承受的用于連接活塞和連桿小頭，并將活塞承受的氣體作用力傳給連桿。氣體作用力傳給連桿。 要有足夠強(qiáng)度、剛度和耐磨性，質(zhì)量要輕。要有足夠強(qiáng)度、剛度和耐磨性，質(zhì)量要輕。 一般用低碳鋼或低碳合金鋼制造。一般用低碳鋼或低碳合金鋼制造。 內(nèi)孔形狀有圓柱形、兩段截錐形、組合形。內(nèi)孔形狀有圓柱形、兩段截錐形、組合形。4、 連桿連桿（1）作用：將活塞承受的力傳給曲

13、軸。）作用：將活塞承受的力傳給曲軸。（2）受力：承受壓縮、拉伸和彎曲等的交）受力：承受壓縮、拉伸和彎曲等的交變載荷，要求足夠強(qiáng)度、剛度，質(zhì)量小。變載荷，要求足夠強(qiáng)度、剛度，質(zhì)量小。 一般用中碳鋼或合金鋼模鍛而成。一般用中碳鋼或合金鋼模鍛而成。（3）構(gòu)造：一般包括連桿襯套、連桿小頭、）構(gòu)造：一般包括連桿襯套、連桿小頭、桿身、連桿大頭、連桿軸瓦、連桿蓋和螺桿身、連桿大頭、連桿軸瓦、連桿蓋和螺栓組成。栓組成。A 連桿小頭連桿小頭 與活塞銷連接，有全浮和半浮兩種連接方式。與活塞銷連接，有全浮和半浮兩種連接方式。B 桿身?xiàng)U身 做成工字形，有些加工有油道。做成工字形，有些加工有油道。C 連桿大頭連桿大頭

14、與曲軸的曲柄銷連接。與曲軸的曲柄銷連接。 一般做成剖分式的：平切口和斜切口。一般做成剖分式的：平切口和斜切口。 兩種切口方式有不同的定位。兩種切口方式有不同的定位。D 連桿軸瓦連桿軸瓦 是裝在連桿大頭的分成兩半的滑動軸承。一般厚是裝在連桿大頭的分成兩半的滑動軸承。一般厚13mm。 軸瓦背面沖出凸臺，以防止軸向移動或轉(zhuǎn)動。軸瓦背面沖出凸臺，以防止軸向移動或轉(zhuǎn)動。 有些內(nèi)表面加工油槽。有些內(nèi)表面加工油槽。E V型發(fā)動機(jī)連桿型發(fā)動機(jī)連桿 左右兩列氣缸連桿支于同一個曲柄銷上。左右兩列氣缸連桿支于同一個曲柄銷上。 a 并列連桿式：可通用，活塞運(yùn)動規(guī)律相同，但增加發(fā)動機(jī)長度；并列連桿式：可通用，活塞運(yùn)動規(guī)

15、律相同，但增加發(fā)動機(jī)長度； b 主副連桿式：不能互換，運(yùn)動規(guī)律及受力不同。主副連桿式：不能互換，運(yùn)動規(guī)律及受力不同。 c 叉形連桿：運(yùn)動規(guī)律相同，但剛度不高，工藝復(fù)雜。叉形連桿：運(yùn)動規(guī)律相同，但剛度不高，工藝復(fù)雜。四、曲軸飛輪組四、曲軸飛輪組 主要由曲軸和飛輪及其他不同作用的零件和附件組成。主要由曲軸和飛輪及其他不同作用的零件和附件組成。1、 曲軸曲軸 （1）作用、工作條件和材料）作用、工作條件和材料 作用：曲軸承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本身軸線的力矩。作用：曲軸承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本身軸線的力矩。 工作條件：承受周期性的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。工作條件：承受周期性的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。

16、 材料：一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛。材料：一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛。（2） 構(gòu)造構(gòu)造 曲軸由曲柄銷、曲柄臂曲軸由曲柄銷、曲柄臂及主軸頸構(gòu)成的單元曲拐組成。及主軸頸構(gòu)成的單元曲拐組成。 A 、按曲拐連接方式：整體式和組合式、按曲拐連接方式：整體式和組合式 B 、按支承方式：全支承和非全支承、按支承方式：全支承和非全支承（3）潤滑性：對實(shí)心結(jié)構(gòu)，其潤滑靠內(nèi)部油道，對空心，靠其中油管。）潤滑性：對實(shí)心結(jié)構(gòu)，其潤滑靠內(nèi)部油道，對空心，靠其中油管。（4）發(fā)動機(jī)工作順序和曲拐的布置）發(fā)動機(jī)工作順序和曲拐的布置 在選擇發(fā)動機(jī)工作順序時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：在選擇發(fā)動機(jī)工作順序時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1) 應(yīng)

17、該使接連作功的兩個氣缸相距盡可能的遠(yuǎn)，以減輕主軸承載荷和避免應(yīng)該使接連作功的兩個氣缸相距盡可能的遠(yuǎn)，以減輕主軸承載荷和避免在進(jìn)氣行程中發(fā)生搶氣現(xiàn)象。在進(jìn)氣行程中發(fā)生搶氣現(xiàn)象。 2) 各氣缸發(fā)火的間隔時間應(yīng)該相同。發(fā)火間隔時間若以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)則稱發(fā)各氣缸發(fā)火的間隔時間應(yīng)該相同。發(fā)火間隔時間若以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)則稱發(fā)火間隔角。在發(fā)動機(jī)完成一個工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個氣缸都應(yīng)發(fā)火火間隔角。在發(fā)動機(jī)完成一個工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個氣缸都應(yīng)發(fā)火作功一次。對于氣缸數(shù)為作功一次。對于氣缸數(shù)為 i 的四沖程發(fā)動機(jī)，其發(fā)火間隔角應(yīng)為的四沖程發(fā)動機(jī)，其發(fā)火間隔角應(yīng)為720/i，即曲軸每轉(zhuǎn)即曲軸每轉(zhuǎn)720/i 時，就有

18、一缸發(fā)火作功，以保證發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。時，就有一缸發(fā)火作功，以保證發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 3) V型發(fā)動機(jī)左右兩列氣缸應(yīng)交替發(fā)火。型發(fā)動機(jī)左右兩列氣缸應(yīng)交替發(fā)火。 發(fā)動機(jī)曲拐的相對位置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和發(fā)動機(jī)工作順序。發(fā)動機(jī)曲拐的相對位置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和發(fā)動機(jī)工作順序。（5） 曲軸的密封性曲軸的密封性 A、曲軸前端：借甩油盤和橡膠油封密封。、曲軸前端：借甩油盤和橡膠油封密封。 B、曲軸后端：有多種形式。、曲軸后端：有多種形式。2、 曲軸扭轉(zhuǎn)減震器曲軸扭轉(zhuǎn)減震器 在發(fā)動機(jī)前端裝扭轉(zhuǎn)減震器衰減曲軸扭矩。在發(fā)動機(jī)前端裝扭轉(zhuǎn)減震器衰減曲軸扭矩。（1） 橡膠扭轉(zhuǎn)減震器橡膠扭轉(zhuǎn)減震器（2）硅油扭轉(zhuǎn)減震器）硅油扭轉(zhuǎn)減震器（3）硅油）硅油橡膠扭轉(zhuǎn)減震器橡膠扭轉(zhuǎn)減震器3、 飛輪飛輪 用于儲存發(fā)動機(jī)的能量。用于儲存發(fā)動機(jī)的能量。 要求轉(zhuǎn)動慣量盡量大。要求轉(zhuǎn)動慣量盡量大。 是離合器的主動件。是離合器的主動件。 有用于起動的飛輪齒圈。有用于起動的飛輪齒圈。 飛輪上刻有上止點(diǎn)記號。飛輪上刻有上止點(diǎn)記號。4、 曲軸的止推軸承曲軸的止推軸承 用于保證曲軸的軸向定位。用于保證曲軸的軸向定位。 （1）翻邊軸瓦）翻邊軸瓦 （2）半圓環(huán)止推片）半圓環(huán)止推片 （3）止推軸承環(huán)