汽車構(gòu)造與使用 第2章 發(fā)動機構(gòu)造、使用與維護 2.1.2 曲柄連桿機構(gòu)

1、曲柄連桿機構(gòu)汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院基本內(nèi)容基本內(nèi)容 曲軸飛輪組曲軸飛輪組 活塞連桿組活塞連桿組 機體組機體組 曲柄連桿機構(gòu)基礎(chǔ)曲柄連桿機構(gòu)基礎(chǔ)一、曲柄連桿機構(gòu)基礎(chǔ)一、曲柄連桿機構(gòu)基礎(chǔ)曲柄連桿機構(gòu)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 1、曲柄連桿機構(gòu)構(gòu)成、曲柄連桿機構(gòu)構(gòu)成 一、曲柄連桿機構(gòu)基礎(chǔ)一、曲柄連桿機構(gòu)基礎(chǔ)2 2、曲柄連桿機構(gòu)作用、曲柄連桿機構(gòu)作用 曲柄連桿機構(gòu)是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的主要機構(gòu)。它把燃氣作用在活塞頂面上的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，向工作機械輸出機械能。一、曲柄連桿機構(gòu)基礎(chǔ)一、曲柄連桿機構(gòu)基礎(chǔ)二、機體組二、機體組氣缸蓋氣缸蓋氣缸體氣缸

2、體油底殼油底殼氣缸墊氣缸墊氣缸蓋罩蓋氣缸蓋罩蓋二、機體組二、機體組1 1、氣缸體、氣缸體 二、機體組二、機體組水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體曲軸箱，也可稱為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強筋，冷卻水套和潤滑油道等。 一般式龍門式隧道式分類分類（1 1）按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分為）按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分為二、機體組二、機體組名名 稱稱性性 能能應(yīng)應(yīng) 用用一般式一般式機體高度小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，機體高度小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工拆卸。剛度和強度差

3、。便于加工拆卸。剛度和強度差。492Q492Q汽油機，汽油機，9090系列系列柴油機。柴油機。龍門式龍門式強度和剛度較好。工藝性差、結(jié)強度和剛度較好。工藝性差、結(jié)構(gòu)笨重、加工困難。構(gòu)笨重、加工困難。捷達轎車、富康轎車、捷達轎車、富康轎車、桑塔納轎車桑塔納轎車隧道式隧道式結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強度好。難加結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強度好。難加工、工藝性差、曲軸拆卸不方便。工、工藝性差、曲軸拆卸不方便。負荷較大的柴油機負荷較大的柴油機上上 。二、機體組二、機體組（2 2）根據(jù)氣缸的排列方式）根據(jù)氣缸的排列方式結(jié)構(gòu)簡單、加結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，但發(fā)工容易，但發(fā)動機長度和高動機長度和高度較大。度較大。縮短了機體的長縮短

4、了機體的長度和高度，增加度和高度，增加了剛度，減輕了了剛度，減輕了發(fā)動機重量；形發(fā)動機重量；形狀復(fù)雜，加工困狀復(fù)雜，加工困難難。高度小，總體高度小，總體布置方便。布置方便。二、機體組二、機體組氣缸套氣缸套二、機體組二、機體組氣缸套氣缸套二、機體組二、機體組氣缸套氣缸套二、機體組二、機體組性能如何？性能如何？名稱名稱特點特點示意圖示意圖干缸套干缸套外壁不直接與冷卻水接觸。外壁不直接與冷卻水接觸。1 1）壁厚較薄（）壁厚較?。?mm1mm3mm3mm）；）；2 2） 與剛體承孔過盈配合；與剛體承孔過盈配合；3 3） 不易漏水漏氣。不易漏水漏氣。濕缸套濕缸套外壁直接與冷卻水接觸。外壁直接與冷卻水接觸

5、。1 1）壁厚較厚（）壁厚較厚（5mm5mm9mm9mm）；）；2 2） 散熱效果好；散熱效果好；3 3） 易漏水漏氣；易漏水漏氣；4 4） 易穴蝕。易穴蝕。強度和剛度都較強度和剛度都較好，加工復(fù)雜，好，加工復(fù)雜，拆裝不便，散熱拆裝不便，散熱不良。不良。散熱良好、冷卻均散熱良好、冷卻均勻、加工容易。勻、加工容易。強度和剛度不如干強度和剛度不如干缸套，易漏水。缸套，易漏水。二、機體組二、機體組2 2、氣缸蓋、氣缸蓋 1功用：功用：密封氣缸的密封氣缸的上部，與活塞、氣上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成燃燒缸等共同構(gòu)成燃燒室。室。 2材料：材料：鋁合金。鋁合金。3工作條件：工作條件：由于接由于接觸溫度很高

6、的燃氣，觸溫度很高的燃氣，所以承受的熱負荷所以承受的熱負荷很大。很大。二、機體組二、機體組氣缸蓋氣缸蓋二、機體組二、機體組2 2、氣缸蓋、氣缸蓋 二、機體組二、機體組2 2、氣缸蓋、氣缸蓋 組成：由活塞頂面及氣缸蓋相應(yīng)凹坑共同組成。組成：由活塞頂面及氣缸蓋相應(yīng)凹坑共同組成。技術(shù)要求：技術(shù)要求： （1 1）結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，表面積要小，以減小熱量損失及縮短火焰行程。）結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，表面積要小，以減小熱量損失及縮短火焰行程。 （2 2）使混合氣在壓縮終了時具有一定的渦流運動，以提高混合氣燃燒速度，）使混合氣在壓縮終了時具有一定的渦流運動，以提高混合氣燃燒速度，保證混合氣及時和充分燃燒。保證混合氣及

7、時和充分燃燒。燃燒室燃燒室二、機體組二、機體組名稱名稱 特點特點示意圖示意圖應(yīng)用應(yīng)用半球形半球形結(jié)構(gòu)緊湊、火焰行程段、結(jié)構(gòu)緊湊、火焰行程段、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、散熱面結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、散熱面積小、熱損失少；火花塞積小、熱損失少；火花塞置于燃燒室最高處，火焰置于燃燒室最高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長傳播距離長切諾基切諾基盆形盆形工藝性好、成本低、進排工藝性好、成本低、進排氣效果不如半球形燃燒室氣效果不如半球形燃燒室捷達捷達 奧迪奧迪二、機體組二、機體組燃燒室燃燒室二、機體組二、機體組燃燒室燃燒室3 3、氣缸墊、氣

8、缸墊要求：強度和彈性 耐壓、耐高溫、耐腐蝕氣缸墊氣缸墊材料：銅、金屬與石棉二、機體組二、機體組氣缸墊氣缸墊：功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣，漏水和漏油。漏氣，漏水和漏油。二、機體組二、機體組3 3、氣缸墊、氣缸墊4 4、氣缸蓋罩、氣缸蓋罩氣缸蓋罩氣缸蓋罩二、機體組二、機體組5 5、油底殼、油底殼概念：概念： 貯存機油并封閉曲軸箱，又稱為下曲軸箱。貯存機油并封閉曲軸箱，又稱為下曲軸箱。使用特點：使用特點： 油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動機的

9、磨永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動機的磨損。損。材料：材料： 薄鋼板沖壓、鋁合金。薄鋼板沖壓、鋁合金。二、機體組二、機體組三、活塞連桿組三、活塞連桿組1 1、活塞、活塞三、活塞連桿組三、活塞連桿組三、活塞連桿組三、活塞連桿組頂部：頂部：構(gòu)成燃燒室，承受氣體壓構(gòu)成燃燒室，承受氣體壓力。力。頭部頭部: :安裝活塞環(huán)，制作安裝活塞環(huán)，制作 較厚。較厚。 裙部：裙部：導(dǎo)向，傳力。承受側(cè)壓力銷座孔處導(dǎo)向，傳力。承受側(cè)壓力銷座孔處制有加強筋。制有加強筋。 活塞結(jié)構(gòu)活塞結(jié)構(gòu)三、活塞連桿組三、活塞連桿組（1）活塞頂部）活塞頂部結(jié)構(gòu)簡單、制造結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、受熱面積容易、受熱面積小、應(yīng)力分布較小、

10、應(yīng)力分布較均勻，多用在汽均勻，多用在汽油機上。油機上。凸起呈球狀、頂部凸起呈球狀、頂部強度高，起導(dǎo)向作強度高，起導(dǎo)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、位置必須凹坑的形狀、位置必須有利于可燃混合氣的燃有利于可燃混合氣的燃燒；提高壓縮比，防止燒；提高壓縮比，防止碰氣門。碰氣門。三、活塞連桿組三、活塞連桿組頭部頭部（2 2）活塞頭部）活塞頭部位置：位置：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。工作條件最工作條件最惡劣，應(yīng)離惡劣，應(yīng)離頂部遠些。頂部遠些。1 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 2、防止可燃

11、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 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：三、活塞連桿組三、活塞連桿組（3 3）活塞裙部）活塞裙部位置：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。從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷座孔。 作用：作用：對活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運動起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力，對活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運動起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力， 防止破壞油膜。防止破壞油膜。裙裙部部三、活塞連桿組三、活塞連桿組活塞在工作時的保護措施活塞在工作時的保護措施（1 1）在活塞裙部表面涂保護層，可改善鋁合金活塞的磨合性；）

12、在活塞裙部表面涂保護層，可改善鋁合金活塞的磨合性； 主要有鉛、錫、石墨、磷保護層等。主要有鉛、錫、石墨、磷保護層等。（2 2）在安裝活塞銷時，使活塞銷偏置某一方向裝，以減少換向）在安裝活塞銷時，使活塞銷偏置某一方向裝，以減少換向 時的敲擊聲，且使裙部減小磨損；時的敲擊聲，且使裙部減小磨損； 有的汽油機上，活塞銷孔中心線是偏離活塞中心線平面的，有的汽油機上，活塞銷孔中心線是偏離活塞中心線平面的， 向作功行程中受主向作功行程中受主 側(cè)壓力的一方偏移了側(cè)壓力的一方偏移了1 12mm2mm。三、活塞連桿組三、活塞連桿組活塞銷偏置活塞銷偏置三、活塞連桿組三、活塞連桿組2 2、活塞環(huán)、活塞環(huán)工作條件：工作

13、條件： 高溫、高壓、高速、極難潤滑。高溫、高壓、高速、極難潤滑。 平均壽命：平均壽命： 6 6萬公里萬公里材料：材料：合金鑄鐵或球墨鑄鐵（有時表面涂有保護層）合金鑄鐵或球墨鑄鐵（有時表面涂有保護層） 三、活塞連桿組三、活塞連桿組活塞環(huán)種類活塞環(huán)種類 矩形環(huán)、扭曲環(huán)、梯形環(huán)、鼻型環(huán)（邁騰）等三、活塞連桿組三、活塞連桿組2 2、活塞環(huán)、活塞環(huán)活塞環(huán)三隙活塞環(huán)三隙 三、活塞連桿組三、活塞連桿組2 2、活塞環(huán)、活塞環(huán)活塞環(huán)泵油活塞環(huán)泵油 三、活塞連桿組三、活塞連桿組2 2、活塞環(huán)、活塞環(huán)油環(huán)的刮油作用油環(huán)的刮油作用 油環(huán)的刮油作用三、活塞連桿組三、活塞連桿組2 2、活塞環(huán)、活塞環(huán)氣環(huán)密封原理氣環(huán)密封原

14、理 三、活塞連桿組三、活塞連桿組2 2、活塞環(huán)、活塞環(huán)3 3、連桿、連桿三、活塞連桿組三、活塞連桿組 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(fù)運動變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸，使活塞的往復(fù)運動變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。三、活塞連桿組三、活塞連桿組3 3、連桿、連桿連桿與活塞的連接形式連桿與活塞的連接形式 全浮式：全浮式：活活塞銷能在連塞銷能在連桿襯套和活桿襯套和活塞銷座中自塞銷座中自由擺動，使由擺動，使磨損均勻。磨損均勻。半浮式：半浮式：活塞中部活塞中部與連桿小與連桿小頭采用緊頭采用緊固螺栓連固螺栓連接，活塞接，活塞銷只能在銷只能

15、在兩端銷座兩端銷座內(nèi)作自由內(nèi)作自由擺動。多擺動。多用于小轎用于小轎車車三、活塞連桿組三、活塞連桿組3 3、連桿、連桿連桿大頭的連接形式連桿大頭的連接形式斜切式斜切式平切式平切式三、活塞連桿組三、活塞連桿組3 3、連桿、連桿連桿軸瓦連桿軸瓦三、活塞連桿組三、活塞連桿組3 3、連桿、連桿V V型發(fā)動機連桿的布置形式型發(fā)動機連桿的布置形式并列式并列式主副式主副式叉型式叉型式三、活塞連桿組三、活塞連桿組3 3、連桿、連桿連桿螺栓定位方式鋸齒形定位：依靠接合面的齒形定位。 套或銷定位：依靠套或銷與連桿體（或蓋）的孔緊配合定位。 止口定位 三、活塞連桿組三、活塞連桿組3 3、連桿、連桿三、曲軸飛輪組三、曲

16、軸飛輪組1 1、曲軸、曲軸三、曲軸飛輪組三、曲軸飛輪組u 功用：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)動把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵觥＿€用來驅(qū)動 發(fā)動機的配氣機構(gòu)及其他各種輔助裝置。發(fā)動機的配氣機構(gòu)及其他各種輔助裝置。u 工作條件：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。受氣體壓力、慣性力、慣性力矩。承受交變載荷的沖擊。三、曲軸飛輪組三、曲軸飛輪組1 1、曲軸、曲軸曲軸上的油路曲軸上的油路三、曲軸飛輪組三、曲軸飛輪組1 1、曲軸、曲軸 曲軸的軸向限位曲軸的軸向限位通常是通過在曲軸的前部、中部或后部安裝止推軸承來實現(xiàn)的（翻邊通常是通過在曲

17、軸的前部、中部或后部安裝止推軸承來實現(xiàn)的（翻邊軸瓦）。軸瓦）。主軸頸主軸頸止推墊止推墊片片止推墊止推墊片片連桿軸頸連桿軸頸主軸承蓋主軸承蓋1 1、曲軸、曲軸三、曲軸飛輪組三、曲軸飛輪組曲軸軸承曲軸軸承1 1、曲軸、曲軸三、曲軸飛輪組三、曲軸飛輪組曲軸支承形式曲軸支承形式1 1、曲軸、曲軸三、曲軸飛輪組三、曲軸飛輪組平衡軸平衡軸 平衡軸簡單地說是一個裝有偏心重塊并隨曲軸同步旋轉(zhuǎn)的軸，利用偏心重塊所產(chǎn)生的反向振動力，使發(fā)動機獲得良好的平衡，降低發(fā)動機的振動。 1 1、曲軸、曲軸三、曲軸飛輪組三、曲軸飛輪組曲拐的布置曲拐的布置u 各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。各缸的作功間隔要盡量均衡

18、，以使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 u 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。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。 比如：四缸機：比如：四缸機：1-3-4-21-3-4-2或或1-2-4-3 1-2-4-3 六缸機：六缸機：1-5-3-6-2-41-5-3-6-2-4； （1 1）一般規(guī)律）一般規(guī)律u V 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。 u 曲拐布置盡可能對稱、均勻以使發(fā)動機工作平衡性好。曲拐布置盡可能對稱、均勻以使發(fā)動機工作平衡性好。1 1、曲軸、曲軸三、曲軸飛輪組三、曲軸飛輪組（2 2）常見曲軸曲拐的布置）常見曲軸曲拐的布置對缸數(shù)為對缸數(shù)為i i的發(fā)動機而言，其發(fā)火順序為：的發(fā)動機而言，其發(fā)火順序為： 四行程：四行程：720720/i/i 二行程：二行程：360360/i/i四缸四行程發(fā)動機的發(fā)火順序和曲拐布置四缸四行程發(fā)動機的發(fā)火順序和