機體組及曲柄連桿機構(gòu)

1、機體組及曲柄連桿機構(gòu)機體組機體組活塞連桿組活塞連桿組曲軸飛輪組曲軸飛輪組1 概述概述一、功用一、功用將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑瓦\動的將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑瓦\動的機械能，再通過連桿將活塞的往復運動變?yōu)榍S的旋機械能，再通過連桿將活塞的往復運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力。轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力。二、組成二、組成1、機體組、機體組2、活塞連桿組、活塞連桿組3、曲軸飛輪組、曲軸飛輪組2 機體組機體組組成：機體組組成：曲軸箱曲軸箱機體機體氣缸墊氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋氣缸氣缸油道和水道油道和水道油底殼油底殼氣室罩氣室罩一、機體一、機體1、機體、機體:水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄

2、成一體，水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為機體。材料一般采用高強度灰鑄鐵或鋁合金鑄造。稱為機體。材料一般采用高強度灰鑄鐵或鋁合金鑄造。一汽奧迪一汽奧迪100汽車發(fā)動機氣缸體汽車發(fā)動機氣缸體名稱名稱性能性能應用應用 一般式一般式（平底式）（平底式）機體高度小、重機體高度小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工拆卸。便于加工拆卸。剛度和強度差。剛度和強度差。492Q汽油汽油機，機，90系系列柴油機。列柴油機。龍門式龍門式強度和剛度較好。強度和剛度較好。工藝性差、結(jié)構(gòu)工藝性差、結(jié)構(gòu)笨重、加工困難。笨重、加工困難。捷達轎車、捷達轎車、富康轎車、富康轎車、桑塔納轎桑塔納轎車車隧道式隧道式

3、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強度好。難加和強度好。難加工、工藝性差、工、工藝性差、曲軸拆卸不方便。曲軸拆卸不方便。負荷較大負荷較大的柴油機的柴油機上上 。油底殼安裝平油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高中心在同一高度。度。油底殼安裝油底殼安裝平面低于曲平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中軸的旋轉(zhuǎn)中心。心。機體上曲軸機體上曲軸的主軸承孔的主軸承孔為整體式。為整體式。（1）按機體與油）按機體與油底殼安裝平面位置底殼安裝平面位置不同分為不同分為 （2）根據(jù)冷卻方式不同）根據(jù)冷卻方式不同1、水冷、水冷2、風冷、風冷散熱片散熱片風冷機體和氣缸蓋風冷機體和氣缸蓋（2）整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體）整體式氣缸體

4、和鑲嵌式氣缸體1、整體式氣缸體：氣缸直接鏜在氣缸體上。、整體式氣缸體：氣缸直接鏜在氣缸體上。2、鑲嵌式氣缸體：氣缸套鑲嵌到氣缸體內(nèi)的氣缸。、鑲嵌式氣缸體：氣缸套鑲嵌到氣缸體內(nèi)的氣缸。類型類型構(gòu)造構(gòu)造性能及應用性能及應用整體式整體式氣缸直接鏜在氣缸氣缸直接鏜在氣缸體上體上強度和剛度好，能強度和剛度好，能承受大負荷。成本承受大負荷。成本高。高。鑲嵌式鑲嵌式用耐磨優(yōu)質(zhì)材料制用耐磨優(yōu)質(zhì)材料制成氣缸套，再裝到成氣缸套，再裝到一般材料制成的氣一般材料制成的氣缸體內(nèi)。缸體內(nèi)。降低了制造成本，降低了制造成本，便于修理和更換氣便于修理和更換氣缸套，延長了氣缸缸套，延長了氣缸體的使用壽命。體的使用壽命。（3）干缸

5、套和濕缸套）干缸套和濕缸套名稱名稱特點特點示意圖示意圖干缸套干缸套外壁外壁不直接不直接與冷卻與冷卻水接觸。壁厚水接觸。壁厚13mm。濕缸套濕缸套外壁外壁直接直接與冷卻水與冷卻水接觸。壁厚接觸。壁厚59mm。強度和剛強度和剛度都較好，度都較好，加工復雜，加工復雜，拆裝不便，拆裝不便，散熱不良。散熱不良。散熱良好、冷散熱良好、冷卻均勻、加工卻均勻、加工容易。容易。強度和剛度不強度和剛度不如干缸套，易如干缸套，易漏水。漏水。性能如何？性能如何？二、曲軸箱1、概念：、概念：曲軸箱：氣缸體下部用來安裝曲軸的部分。曲軸箱：氣缸體下部用來安裝曲軸的部分。2、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)：上軸箱上軸箱 與氣缸體鑄成一體與氣缸

6、體鑄成一體 下軸箱下軸箱 貯存潤滑油（油底殼）貯存潤滑油（油底殼）3、材料：、材料：薄鋼板沖壓薄鋼板沖壓桑塔納發(fā)動機油底殼桑塔納發(fā)動機油底殼三、氣缸蓋三、氣缸蓋1、功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成燃燒、功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成燃燒室。室。2、工作條件：由于接觸溫度很高的燃氣，所以承受的熱負、工作條件：由于接觸溫度很高的燃氣，所以承受的熱負荷很大。荷很大。3、材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金（目前國產(chǎn)轎車發(fā)動、材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金（目前國產(chǎn)轎車發(fā)動機缸蓋均采用鋁合金缸蓋）。機缸蓋均采用鋁合金缸蓋）。氣缸墊氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋氣缸蓋罩氣缸蓋罩襯墊襯墊安裝火花塞

7、安裝火花塞4、汽油機燃燒室、汽油機燃燒室名稱名稱 特點特點示意圖示意圖應用應用半球形半球形結(jié)構(gòu)緊湊、火焰行程短、結(jié)構(gòu)緊湊、火焰行程短、燃燒速率高、熱損失小、燃燒速率高、熱損失小、熱效率高熱效率高桑塔納桑塔納 夏利夏利 富康富康楔形楔形結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、散熱結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、散熱面積小、熱損失少；火面積小、熱損失少；火花塞置于燃燒室最高處，花塞置于燃燒室最高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長切諾基切諾基盆形盆形工藝性好、成本低、進工藝性好、成本低、進排氣效果不如半球形燃排氣效果不如半球形燃燒室燒室捷達捷達奧迪奧迪5、柴油機燃燒室四、氣缸墊四、氣缸墊1、功用：安裝在氣缸蓋和氣缸體之間，保證氣、功用：安裝

8、在氣缸蓋和氣缸體之間，保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣、漏水缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣、漏水和漏油。和漏油。2、材料：有彈性、耐熱性、耐壓性、材料：有彈性、耐熱性、耐壓性3、安裝時注意方向、安裝時注意方向3 曲柄連桿機構(gòu)一、功用及組成功用是將往復運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，同時將作用在活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對外輸出的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動。組成：活塞組、連桿組、曲軸飛輪組的零件氣環(huán)氣環(huán)油環(huán)油環(huán)活塞銷活塞銷活塞活塞連桿連桿連桿螺栓連桿螺栓連桿軸瓦連桿軸瓦連桿蓋連桿蓋活塞連桿組（一）活塞（一）活塞1、功用：承受氣體壓力，并通過活塞銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。、功用：承受氣體壓力，并通過活塞

9、銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。2、工作環(huán)境：、工作環(huán)境：高溫、散熱條件差；頂部工作溫度高達高溫、散熱條件差；頂部工作溫度高達600700K，且，且分布不均勻；高速，線速度達到分布不均勻；高速，線速度達到10m/s，承受很大的慣性力。，承受很大的慣性力?；钊敳砍惺茏罡呖蛇_活塞頂部承受最高可達3 5MPa（汽油機）的壓力，使之（汽油機）的壓力，使之變形，破壞配合聯(lián)結(jié)。變形，破壞配合聯(lián)結(jié)。3、材料：鋁合金：質(zhì)量小、材料：鋁合金：質(zhì)量小 導熱性好；灰鑄鐵導熱性好；灰鑄鐵活塞應具備活塞應具備的特點的特點A 剛度和強度應足夠大，傳力可靠。剛度和強度應足夠大，傳力可靠。B 導熱性能好，耐高壓、高溫、磨損導熱性能好

10、，耐高壓、高溫、磨損C 質(zhì)量較小，盡可能減少往復慣性力質(zhì)量較小，盡可能減少往復慣性力二、二、 活塞組活塞組3、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)（1）活塞頂部）活塞頂部功用：是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體功用：是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體 壓力。壓力?；钊敺诸惢钊敺诸愋螤钚螤钍疽鈭D示意圖平頂平頂凸頂凸頂凹頂凹頂結(jié)構(gòu)簡單、制造容結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、受熱面積小、易、受熱面積小、應力分布較均勻，應力分布較均勻，多用在汽油機上多用在汽油機上。凸起呈球狀、頂部凸起呈球狀、頂部強度高，起導向作強度高，起導向作用、有利于改善換用、有利于改善換氣過程。氣過程。凹坑的形狀、位置必凹坑的形狀、位置必須有利于可燃混合氣須

11、有利于可燃混合氣的燃燒；提高壓縮比，的燃燒；提高壓縮比，防止碰氣門。防止碰氣門。（2）活塞頭部）活塞頭部位置：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。位置：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。氣環(huán)槽氣環(huán)槽油環(huán)槽油環(huán)槽工作條件工作條件最惡劣，最惡劣，應離頂部應離頂部遠些。遠些。1、安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸、安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸、2、防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)，、防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)，3、將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。、將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。作用：作用：活塞活塞銷孔（3）活塞裙部）活塞裙部位置：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷座孔。位置：從油環(huán)槽

12、下端面起至活塞最下端的部分，包括銷座孔。作用：對活塞在氣缸內(nèi)的往復運動起導向作用，并承受側(cè)壓力，作用：對活塞在氣缸內(nèi)的往復運動起導向作用，并承受側(cè)壓力，防治破壞油膜。防治破壞油膜。裙部表面的保護裙部表面的保護1）鍍錫）鍍錫油膜破壞時，起潤滑作用；又可加速磨合作用。油膜破壞時，起潤滑作用；又可加速磨合作用。2）涂石墨）涂石墨(柴油機）柴油機）易脆斷可加速磨合，自潤滑。易脆斷可加速磨合，自潤滑。3）表面粗糙化）表面粗糙化有規(guī)律的粗糙化，可加速磨合，溝谷可存有規(guī)律的粗糙化，可加速磨合，溝谷可存機油潤滑。機油潤滑。（4）活塞形狀）活塞形狀工作時，活塞受熱膨脹，由于銷座方向的金屬材料較多，工作時，活塞受

13、熱膨脹，由于銷座方向的金屬材料較多，所以膨脹量較大。所以在生產(chǎn)時先將活塞制成橢圓形，所以膨脹量較大。所以在生產(chǎn)時先將活塞制成橢圓形，短軸在銷座軸方向。短軸在銷座軸方向。銷座方向銷座方向裙部受側(cè)壓力的作用，裙部受側(cè)壓力的作用，導致活塞發(fā)生變形導致活塞發(fā)生變形工作時向里變形工作時向里變形桶形桶形不受壓力的不受壓力的部分，去掉部分，去掉后可以減輕后可以減輕質(zhì)量。質(zhì)量。開槽活塞（汽油機）開槽活塞（汽油機）絕熱槽絕熱槽膨脹槽膨脹槽圓槽圓槽（二）活塞環(huán)（二）活塞環(huán)是具有彈性的開口環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)。是具有彈性的開口環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)。工作條件：工作條件：高溫、高壓、高速、極難潤滑。高溫、高壓、高速、極難潤

14、滑。平均壽命：平均壽命：6萬公里萬公里（1）氣環(huán)）氣環(huán)作用：保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并把活塞作用：保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，再由冷卻水將其帶走。頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，再由冷卻水將其帶走。密封原理：活塞環(huán)開口相互錯開，形成迷宮式漏氣通道。密封原理：活塞環(huán)開口相互錯開，形成迷宮式漏氣通道。開口端隙一般為開口端隙一般為0.20.8mm，端隙過大，漏氣嚴重；端隙過大，漏氣嚴重；端隙過小，活塞環(huán)受熱后端隙過小，活塞環(huán)受熱后易卡死或折斷。易卡死或折斷。切口切口氣環(huán)氣環(huán)氣環(huán)斷面形狀：氣環(huán)斷面形狀：形狀形狀特點特點示意圖示意圖矩形環(huán)矩形環(huán)

15、 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應用面廣用面廣扭曲環(huán)扭曲環(huán)斷面不對稱，受力不平衡，使活塞環(huán)斷面不對稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲扭曲錐面環(huán)錐面環(huán)減少了環(huán)與氣缸壁的接觸面，提高了減少了環(huán)與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封。表面接觸壓力，有利于磨合和密封。梯形環(huán)梯形環(huán) 加工困難，精度要求高加工困難，精度要求高桶面環(huán)桶面環(huán) 外圓為凸圓弧形外圓為凸圓弧形氣環(huán)的泵油作用演示氣環(huán)的泵油作用演示（2）油環(huán)種類普通油環(huán)（槽孔式、槽孔撐環(huán)式）組合式油環(huán)示意圖刮油片軸向襯環(huán)徑向襯環(huán)刮油片油環(huán)的刮油作用（三）活塞銷（三）活塞銷作用：連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的

16、氣作用：連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳遞給連桿。體壓力傳遞給連桿。構(gòu)造：構(gòu)造： 活塞銷的內(nèi)孔形狀有圓柱形，兩段截活塞銷的內(nèi)孔形狀有圓柱形，兩段截錐形，以及兩段截錐與一段圓柱的組合形。錐形，以及兩段截錐與一段圓柱的組合形?；钊N的連接方式連桿活塞銷全浮式半浮式活塞銷的偏置活塞銷的偏置使活塞從壓縮行程到作功行程柔和的從氣缸的一使活塞從壓縮行程到作功行程柔和的從氣缸的一邊過渡到另一邊，減少敲缸的聲音。邊過渡到另一邊，減少敲缸的聲音。三、連桿組三、連桿組作用：連接活塞與曲軸，并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復運動變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。要求：足夠的抗疲勞強度和結(jié)構(gòu)剛度，質(zhì)量應盡量小

17、。材料：連桿體和連桿蓋由優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼模鍛或輥鍛而成，連桿螺栓由優(yōu)質(zhì)合金鋼制成。連桿組件構(gòu)造分解圖V型發(fā)動機連桿的布置形式并列式并列式主副式主副式叉式叉式連桿軸瓦定位凸鍵定位凸鍵油槽潤滑油槽潤滑減磨合金層減磨合金層連桿大頭的連接形式平分式斜分式四、四、 曲軸飛輪組曲軸飛輪組一）、曲軸飛輪組的組成一）、曲軸飛輪組的組成起動爪起動爪正時齒輪正時齒輪主軸瓦主軸瓦皮帶輪皮帶輪扭轉(zhuǎn)減振器扭轉(zhuǎn)減振器飛輪飛輪飛輪螺栓飛輪螺栓曲軸曲軸二）、曲軸二）、曲軸1、功用：把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙ν?、功用：把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵?。還用來驅(qū)動發(fā)動機的配氣機構(gòu)及其他各種輔助裝輸出

18、。還用來驅(qū)動發(fā)動機的配氣機構(gòu)及其他各種輔助裝置。置。2、工作條件：受氣體壓力、慣性力、慣性力矩。承受交、工作條件：受氣體壓力、慣性力、慣性力矩。承受交變載荷的沖擊。變載荷的沖擊。3、材料：、材料：45、40Cr、35Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼模鍛等中碳鋼和中碳合金鋼模鍛而成。而成。4、結(jié)構(gòu)：前端軸前端軸連桿軸頸連桿軸頸曲軸軸頸曲軸軸頸后端軸后端軸平衡重平衡重曲拐曲拐曲拐：由一個連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構(gòu)成。曲拐：由一個連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構(gòu)成。曲柄曲柄桑塔納轎車發(fā)動機曲軸飛輪組三）、曲拐的布置三）、曲拐的布置 1 、一般規(guī)律、一般規(guī)律1）各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機）各缸的

19、作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。2）連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠些，最好是在）連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠些，最好是在發(fā)動機的前半部和后半部交替進行。發(fā)動機的前半部和后半部交替進行。3）V型發(fā)動機左右氣缸盡量交替作功。型發(fā)動機左右氣缸盡量交替作功。4）曲拐布置盡可能對稱、均勻以使發(fā)動機工）曲拐布置盡可能對稱、均勻以使發(fā)動機工作平衡性好。作平衡性好。 2、常見曲軸曲拐的布置、常見曲軸曲拐的布置1）四沖程四缸發(fā)動機）四沖程四缸發(fā)動機曲拐布置曲拐布置2）四沖程四缸發(fā)動機）四沖程四缸發(fā)動機點火順序點火順序點火順序：各缸完成同名行程的次序。點火順序：各缸完成同名行程的次序。3）直列四沖程六缸發(fā)

20、動機曲軸曲拐布置）直列四沖程六缸發(fā)動機曲軸曲拐布置四沖程六缸發(fā)動機點火順序四沖程六缸發(fā)動機點火順序四）曲軸扭轉(zhuǎn)減振器四）曲軸扭轉(zhuǎn)減振器（一）扭轉(zhuǎn)振動（一）扭轉(zhuǎn)振動自由扭轉(zhuǎn)振動自由扭轉(zhuǎn)振動強迫扭轉(zhuǎn)振動強迫扭轉(zhuǎn)振動共振共振功率損失、曲軸扭功率損失、曲軸扭轉(zhuǎn)變形甚至扭斷、轉(zhuǎn)變形甚至扭斷、正時齒輪產(chǎn)生沖擊正時齒輪產(chǎn)生沖擊噪聲等噪聲等臨界轉(zhuǎn)速：發(fā)生共振時的轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速：發(fā)生共振時的轉(zhuǎn)速（二）扭轉(zhuǎn)減振器（二）扭轉(zhuǎn)減振器皮帶盤皮帶盤慣性盤慣性盤橡膠墊橡膠墊減振器圓盤減振器圓盤皮帶輪轂皮帶輪轂曲軸前端曲軸前端功用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)功用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動的能量，消減扭振動的能量，消減扭轉(zhuǎn)振動。轉(zhuǎn)振動。當曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振當曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，力圖保持等動時，力圖保持等速轉(zhuǎn)動的慣性盤便速轉(zhuǎn)動的慣性盤便與橡膠層發(fā)生了內(nèi)與橡膠層發(fā)生了內(nèi)摩擦，從而消耗了摩擦，從而消耗了扭轉(zhuǎn)振動的能量，扭轉(zhuǎn)振動的能量，消減了扭振。消減了扭振。橡膠摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器橡膠摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器五）飛輪五）飛輪（一）功用：一）功用： 將在作功行程中輸入于曲軸的功能將在作功行程中輸入于曲軸的功能的一部分貯存起來，用以在其他行程中的一部分貯存起來，用以在其他行程中克服阻力，帶動曲柄連桿機構(gòu)越過上、克服阻力，帶動曲柄連桿機構(gòu)越過上、 下止點，保證曲軸的旋轉(zhuǎn)角速度和輸出下止點，保證曲軸的旋轉(zhuǎn)角速