第2章發(fā)動機(jī)構(gòu)造02機(jī)體與曲柄連桿機(jī)構(gòu)1hppt課件

1、第2章 發(fā)動機(jī)構(gòu)造 2.2 機(jī)體與曲柄連桿機(jī)構(gòu)2.2 機(jī)體與曲柄連桿機(jī)構(gòu) 功用:把燃?xì)庾饔迷诨钊斏系牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩。 主要零件 ： 機(jī)體組 活塞連桿組 曲軸飛輪組2.2.1 機(jī)體組 發(fā)動機(jī)的支架，曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)和發(fā)動機(jī)各系統(tǒng)主要零部件的裝配基體 機(jī)體組組成：機(jī)體、氣缸蓋、氣缸蓋罩、氣缸襯墊、主軸承蓋、油底殼 氣缸蓋用來封閉氣缸頂部，并與活塞頂和氣缸壁一起形成燃燒室。氣缸蓋和機(jī)體內(nèi)的水套和油道以及油底殼分別是冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的組成部分。 2.2.1 機(jī)體組p機(jī)體p 機(jī)體工作條件：p 拉、壓、彎、扭多種形式的機(jī)械負(fù)荷p 熱負(fù)荷 p 機(jī)體要求：足夠的強(qiáng)度和剛度，耐磨損和耐腐蝕，機(jī)體冷

2、卻、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕p 機(jī)體材料：高強(qiáng)度灰鑄鐵或鋁合金鑄造 p 機(jī)體的構(gòu)造：氣缸排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式相關(guān)2.2.1 機(jī)體組 氣缸內(nèi)表面受高溫高壓燃?xì)獾淖饔貌⑴c高速運(yùn)動的活塞接觸而極易磨損。為了提高氣缸的耐磨性和延長氣缸的使用壽命而有不同的氣缸結(jié)構(gòu)形式和表面處理方法。濕氣缸套式干氣缸套式無氣缸套式2.2.1 機(jī)體組 風(fēng)冷發(fā)動機(jī)氣缸體結(jié)構(gòu) 金屬對空氣的換熱系數(shù)=金屬對水的換熱系數(shù)的1/332.2.1 機(jī)體組按曲軸箱結(jié)構(gòu)形式的不同機(jī)體有平底式、龍門式和隧道式3種 平底式機(jī)體：底平面與曲軸軸線齊平。高度小、質(zhì)量輕、平底式機(jī)體：底平面與曲軸軸線齊平。高度小、質(zhì)量輕、加工方便，剛度較差。

3、加工方便，剛度較差。 龍門式機(jī)體：底平面下沉到曲軸軸線以下，彎曲剛度和扭龍門式機(jī)體：底平面下沉到曲軸軸線以下，彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度較高轉(zhuǎn)剛度較高隧道式機(jī)體：主軸承孔不剖分的機(jī)體結(jié)構(gòu)。這種機(jī)體配以隧道式機(jī)體：主軸承孔不剖分的機(jī)體結(jié)構(gòu)。這種機(jī)體配以窄型滾動軸承可以縮短機(jī)體長度。隧道式機(jī)體的剛度大，窄型滾動軸承可以縮短機(jī)體長度。隧道式機(jī)體的剛度大，主軸承孔的同軸度好，主軸承孔的同軸度好，2.2.1 機(jī)體組p汽缸蓋p 工作條件：承受氣體力、緊固機(jī)械負(fù)荷，熱負(fù)荷p 要求：密封性，足夠的強(qiáng)度和剛度，良好的冷卻 p 氣缸蓋材料：氣缸蓋一般都由優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄造，轎車用的汽油機(jī)則多采用鋁合金氣缸蓋。p 氣

4、缸蓋結(jié)構(gòu)：復(fù)雜的箱形零件，進(jìn)、排氣門座孔，氣門導(dǎo)管孔，火花塞安裝孔(汽油機(jī))或噴油器安裝孔(柴油機(jī))，水套、進(jìn)排氣道，燃燒室，凸輪軸承孔或凸輪軸承座及其潤滑油道。 2.2.1 機(jī)體組p燃燒室p 活塞位于上止點(diǎn)時，活塞頂面以上、氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室。在汽油機(jī)氣缸蓋底面通常鑄有形狀各異的凹坑，習(xí)慣上稱這些凹坑為燃燒室。 浴盆形燃燒室，結(jié)構(gòu)簡單，氣門與氣缸軸線平行，進(jìn)氣道彎度較大。壓縮行程終了能產(chǎn)生擠氣渦流。 楔形燃燒室，結(jié)構(gòu)比較緊湊，氣門相對氣缸軸線傾斜，進(jìn)氣道比較平直，進(jìn)氣阻力小。壓縮行程終了時能產(chǎn)生擠氣渦流。 半球形燃燒室，結(jié)構(gòu)最緊湊，燃燒室表面積與其容積之比(面容比)最小。進(jìn)

5、排氣門呈兩列傾斜布置，氣門直徑較大，氣道較平直?；鹧?zhèn)鞑ゾ嚯x較短，不能產(chǎn)生擠氣渦流。 2.2.1 機(jī)體組p氣缸襯墊 p 氣缸襯墊是機(jī)體頂面與氣缸蓋底面之間的密封件p 氣缸襯墊的功用：保持氣缸密封不漏氣，冷卻液和機(jī)油不泄漏p 工作條件：緊固壓力，高溫、高壓的作用以及機(jī)油及冷卻液腐蝕p 要求：足夠的強(qiáng)度，耐壓、耐熱和耐腐蝕，一定的彈性，以補(bǔ)償機(jī)體頂面和氣缸蓋底面的粗糙度和不平度以及發(fā)動機(jī)工作時反復(fù)出現(xiàn)的變形。 p 氣缸襯墊的分類及結(jié)構(gòu)：按所用材料的不同，氣缸襯墊可分為金屬石棉襯墊、金屬復(fù)合材料襯墊和全金屬襯墊等2.2.1 機(jī)體組p油底殼p 作用：儲存機(jī)油、封閉機(jī)體或曲軸箱p 構(gòu)造：油底殼用薄鋼板沖

6、壓或用鋁鑄制而成。內(nèi)有擋板，減輕油面震蕩、油底殼局部較深，放油螺塞2.2.1 機(jī)體組p發(fā)動機(jī)的支撐p 通過機(jī)體和飛輪殼或變速器殼上的支承支撐在車架上。發(fā)動機(jī)的支承方法，一般有三點(diǎn)支承和四點(diǎn)支承兩種。三點(diǎn)支承可布置成前一后二或前二后一。采用四點(diǎn)支承法時，前后各有兩個支承點(diǎn)。2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) p曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用及組成 p 功用：是將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對外輸出的轉(zhuǎn)矩 p 組成：活塞組、連桿組和曲軸飛輪組2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)p活塞組p 活塞、活塞環(huán)、活塞銷p （一活塞p 活塞的功用：將燃燒氣體壓力通過活塞銷傳給連桿以推動曲軸旋轉(zhuǎn)，活塞頂部與氣

7、缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。p 工作條件：氣體力、往復(fù)慣性力，熱負(fù)荷，沿氣缸壁面高速滑動，磨損嚴(yán)重。p 活塞材料：大多數(shù)為鋁合金p 極少數(shù)為鑄鐵或耐熱鋼2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 氣環(huán)槽、油環(huán)槽、隔熱槽 隔熱槽的作用： 隔斷由活塞頂傳向第一道活塞環(huán)的熱流，使部分熱量由第二、三道活塞環(huán)傳出，從而可以減輕第一道活塞環(huán)的熱負(fù)荷，改善其工作條件，防止活塞環(huán)粘結(jié)。2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 活塞裙部活塞裙部活塞在氣缸內(nèi)的導(dǎo)向，承受側(cè)向力活塞在氣缸內(nèi)的導(dǎo)向，承受側(cè)向力 氣缸與活塞間隙：間隙過大，活塞敲缸；氣缸與活塞間隙：間隙過大，活塞敲缸； 間隙過小，活塞可能被氣缸卡間隙過小，活塞可能被氣缸卡住。住。次推力面主推

8、力面2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)（二活塞環(huán) 氣環(huán)和油環(huán) 氣環(huán)功用：密封和傳熱 油環(huán)功用：刮除飛濺到氣缸壁上的多余的機(jī)油，并在氣缸壁上涂布一層均勻的油膜。 氣環(huán)的密封原理： 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)油環(huán)有槽孔式、槽孔撐簧式和鋼帶組合式3種類型 槽孔式油環(huán)：外圓面上加工出環(huán)形集油槽，形成上下兩道刮油唇，在集油槽底加工有回油孔。由上下刮油唇刮下來的機(jī)油經(jīng)回油孔和活塞上的回油孔流回油底殼。 撐環(huán)油環(huán)：內(nèi)圓面加裝撐簧，這種油環(huán)由于增大了環(huán)與氣缸壁的接觸壓力，而使環(huán)的刮油能力和耐久性有所提高。 組合型油環(huán)：由上、下刮片和軌形撐簧組合而成。接觸壓力大，上下刮片能單獨(dú)動作，對氣缸失圓和活塞變形的適應(yīng)能力強(qiáng)。但鋼帶組合

9、油環(huán)需用優(yōu)質(zhì)鋼制造，成本高。 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)（三活塞銷 作用：銜接、傳力 工作條件：高溫、周期性沖擊負(fù)荷，潤滑條件較差 要求： 剛度、強(qiáng)度和耐磨性。 資料：一般為低碳鋼或低碳合金鋼，如20、20Mn、15Cr、20Cr等，外表面滲碳淬硬，再經(jīng)精磨和拋光等精加工 活塞銷結(jié)構(gòu)：內(nèi)孔特點(diǎn)？2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)p連桿組p 連桿體、連桿蓋、連桿螺栓、連桿軸承 p 功用：傳力，往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動p 連桿材料：優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼，如45、40Cr、42CrMo或40MnB等模鍛或輥鍛p 連桿構(gòu)造：小頭、桿身、大頭2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 連桿小頭連接方式：全浮式和半浮式。 全浮式：活塞銷在連

10、桿小頭孔和活塞銷孔中轉(zhuǎn)動，可以保證活塞銷沿圓周磨損均勻。 半浮式：用螺栓將活塞銷夾緊在連桿小頭孔內(nèi)，這時活塞銷只在活塞銷孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，在小頭孔內(nèi)不轉(zhuǎn)動。 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 大頭結(jié)構(gòu)：具有足夠的剛度，外形尺寸小，質(zhì)量輕。剖分結(jié)構(gòu)，連桿蓋用螺栓或螺柱緊固 平切口連桿：結(jié)合面與連桿軸線垂直 斜切口連桿：結(jié)合面與連桿軸線成3060夾角。 比較：剛度、變形、制造費(fèi)用 斜切口特點(diǎn)與應(yīng)用？ 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)p曲軸飛輪組p （一曲軸p 曲軸的功用：承受彎曲和扭轉(zhuǎn)交變載荷，把活塞、連桿傳來的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩 p 曲軸材料：p 中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr、35Mn2，模鍛而成，軸頸表面經(jīng)高頻淬火

11、或氮化處理，最后進(jìn)行精加工。 p 球墨鑄鐵曲軸，價格便宜，耐磨性好，軸頸不需硬化處理，同時金屬消耗量少，機(jī)械加工量也少。p 曲軸結(jié)構(gòu) ：曲軸基本上由若干個單元曲拐構(gòu)成。一個曲柄銷，左右兩個曲柄臂和左右兩個主軸頸構(gòu)成一個單元曲拐。 p 直列發(fā)動機(jī)曲拐數(shù)？V形發(fā)動機(jī)曲拐數(shù)？2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 曲拐布置與多缸發(fā)動機(jī)的工作順序 曲拐布置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和發(fā)動機(jī)工作順序。當(dāng)氣缸數(shù)和氣缸排列形式確定之后，曲拐布置就只取決于發(fā)動機(jī)工作順序。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)該使接連作功的兩個氣缸相距盡可能的遠(yuǎn)，避免在進(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72