第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)

1、揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)汽車與電氣工程系汽車教研室汽車與電氣工程系汽車教研室第二章第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)體組機(jī)體組 第三節(jié)第三節(jié) 活塞連桿組活塞連桿組 第四節(jié)第四節(jié) 曲軸飛輪組曲軸飛輪組曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu) 組成：組成： 機(jī)體組機(jī)體組 活塞連桿組活塞連桿組 曲軸飛輪組曲軸飛輪組曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 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?fù)運(yùn)將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動的機(jī)械能，再轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而對外動的機(jī)械能，再轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而對外輸出動力。輸出動力。（能量的轉(zhuǎn)換、（能量的轉(zhuǎn)換

2、、運(yùn)動形式的轉(zhuǎn)換）運(yùn)動形式的轉(zhuǎn)換）多缸發(fā)動機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)演示多缸發(fā)動機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)演示曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用熱熱 能能機(jī)械能機(jī)械能燃?xì)鈮毫θ細(xì)鈮毫?轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩矩連桿連桿活塞活塞曲軸曲軸二、組成二、組成1、機(jī)體組：、機(jī)體組：不動件不動件氣缸體、氣缸體、曲軸箱、曲軸箱、油底殼、油底殼、氣缸套、氣缸套、氣缸蓋、氣缸蓋、氣缸墊氣缸墊2、活塞連桿組：、活塞連桿組：運(yùn)動件運(yùn)動件活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等3 3、曲軸飛輪組：、曲軸飛輪組：曲軸、飛輪、減振器曲軸、飛輪、減振器三、工作條件三、工作條件 高溫：高溫：2500K 高壓：高壓：510MPa（柴）；柴）；3

3、5MPa（汽）汽） 高速：高速：nmax=30006000r/min； vmax10m/s(100200行程行程/秒秒) 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕四、受力分析四、受力分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)受的力主要有：曲柄連桿機(jī)構(gòu)受的力主要有： 氣體壓力氣體壓力P 往復(fù)慣性力往復(fù)慣性力Pj 旋轉(zhuǎn)離心力旋轉(zhuǎn)離心力Pc 摩擦力摩擦力F 汽車行駛中產(chǎn)生的沖擊力汽車行駛中產(chǎn)生的沖擊力PPjPCF1、 氣體壓力氣體壓力(1)作功行程：作功行程： (2)壓縮行程：壓縮行程：P Pp pP Pp pP Pp pR Rp pT Tp pN Np pS Sp pN Np pS Sp pM Mp p(1)作功行程作功行程總壓力總壓力Pp Rp

4、 :壓緊主軸承壓緊主軸承Sp Np:側(cè)壓力側(cè)壓力 (面向發(fā)動機(jī)，朝向面向發(fā)動機(jī)，朝向左左側(cè)側(cè))Tp :壓緊連桿軸承；推動曲軸旋轉(zhuǎn)壓緊連桿軸承；推動曲軸旋轉(zhuǎn)(順時針順時針)P Pp pT Tp pR Rp pN Np pM Mp pS Sp p總壓力總壓力Pp Rp :壓緊主軸承壓緊主軸承Sp Np:側(cè)壓力側(cè)壓力 (面向發(fā)動機(jī)，朝向面向發(fā)動機(jī)，朝向右右側(cè)側(cè))Tp :壓緊連桿軸承；阻礙曲軸旋轉(zhuǎn)壓緊連桿軸承；阻礙曲軸旋轉(zhuǎn)(逆時針逆時針)(2)壓壓縮縮行行程程2 2、 往復(fù)慣性力往復(fù)慣性力P Pj j： 在上下止點(diǎn)活塞運(yùn)動方向改變，在上下止點(diǎn)活塞運(yùn)動方向改變，速度為零，加速度最大，慣性力速度為零，加速

5、度最大，慣性力也最大；在行程中部附近，活塞也最大；在行程中部附近，活塞運(yùn)動速度最大，加速度為零，慣運(yùn)動速度最大，加速度為零，慣性力也等于零。性力也等于零。PjP Pj j 上半行程加速：上半行程加速： P Pj j向上向上（與運(yùn)動方向相反，阻止加速）性質(zhì)性質(zhì)產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件: :直線運(yùn)動物體速度變化時直線運(yùn)動物體速度變化時下半行程減速：下半行程減速： P Pj j向下向下（與運(yùn)動方向相同，阻止減速）3、 離心慣性力離心慣性力PC： 離心力加速軸承與軸頸離心力加速軸承與軸頸的磨損，也引起發(fā)動機(jī)的磨損，也引起發(fā)動機(jī)振動而傳到機(jī)體外。振動而傳到機(jī)體外。PcPC 方向方向:沿曲柄半徑向外沿曲柄半徑向外

6、性質(zhì)性質(zhì)產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件:物體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時產(chǎn)生物體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時產(chǎn)生大小大小:與曲柄半徑、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量、與曲柄半徑、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量、 曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān)曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān)分解分解水平分力水平分力PCX:產(chǎn)生水平方向振動產(chǎn)生水平方向振動垂直分力垂直分力PCY:加劇上下振動加劇上下振動 (方向始終與Pj相同)往復(fù)慣性力和離心力作用情況示意圖往復(fù)慣性力和離心力作用情況示意圖4、摩擦力、摩擦力F： 指相互運(yùn)動件指相互運(yùn)動件之間的摩擦力，之間的摩擦力，它是造成配合它是造成配合表面磨損的根表面磨損的根源。源。F由氣缸體、曲軸由氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣箱、油底殼、氣缸蓋、氣缸墊組缸蓋、氣缸墊組成。成。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)體組機(jī)體組機(jī)體組

7、組成：機(jī)體組組成：曲軸箱曲軸箱氣缸體氣缸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缸蓋罩氣缸蓋罩一、氣缸體與曲軸箱一、氣缸體與曲軸箱氣缸體氣缸體: :水冷發(fā)動機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，水冷發(fā)動機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體稱為氣缸體曲軸箱。曲軸箱。一汽奧迪一汽奧迪100汽車發(fā)動機(jī)氣缸體汽車發(fā)動機(jī)氣缸體 作用：作用：是發(fā)動機(jī)的基體和骨架，承受高溫高壓氣是發(fā)動機(jī)的基體和骨架，承受高溫高壓氣體作用力。體作用力。 性能要求：性能要求： 足夠的強(qiáng)度和剛度；足夠的強(qiáng)度和剛度； 結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕；結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕； 便于機(jī)械加工；便于機(jī)械加工； 氣缸內(nèi)表面耐高

8、溫高壓、耐磨損腐蝕。氣缸內(nèi)表面耐高溫高壓、耐磨損腐蝕。 材料：材料： 缸體：灰鑄鐵、鋁合金缸體：灰鑄鐵、鋁合金 缸套：優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵缸套：優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵 內(nèi)表面工藝：內(nèi)表面工藝： 熱處理；對稱式結(jié)構(gòu)；熱處理；對稱式結(jié)構(gòu)； 2級精度研磨加工級精度研磨加工1 1、上部：、上部：氣缸。氣缸。( (引導(dǎo)活引導(dǎo)活塞做往復(fù)運(yùn)動的圓筒塞做往復(fù)運(yùn)動的圓筒) )內(nèi)有缸套、外制水套。內(nèi)有缸套、外制水套。2 2、下部：、下部：曲軸箱。曲軸箱。( (支撐支撐曲軸，運(yùn)動空間曲軸，運(yùn)動空間) )上有主軸承座孔、主油道上有主軸承座孔、主油道和分油道。和分油道。 (一一) 構(gòu)造構(gòu)造(二二)氣缸體的分類：氣缸體的分類：1、按氣缸體

9、與油底殼安裝平面位置不同分、按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分一般式龍門式隧道式定義：定義：主軸承座孔中心線主軸承座孔中心線位于曲軸箱分開面上。位于曲軸箱分開面上。特點(diǎn)：特點(diǎn)：剛度小，前后端呈剛度小，前后端呈半圓形，與油底殼接合面半圓形，與油底殼接合面的密封較困難。的密封較困難。應(yīng)用：應(yīng)用：中小型發(fā)動機(jī)。中小型發(fā)動機(jī)。油底殼安裝平面油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。在同一高度。（1 1） 一般式一般式( (平分式平分式) )定義：定義：主軸承座孔中心主軸承座孔中心線高于曲軸箱分開面。線高于曲軸箱分開面。特點(diǎn)：特點(diǎn)：剛度較大，油底剛度較大，油底殼前后端為一平面，密殼前后端為一

10、平面，密封簡單可靠。封簡單可靠。應(yīng)用：應(yīng)用：大中型發(fā)動機(jī)。大中型發(fā)動機(jī)。油底殼安裝平面油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。中心。（2） 龍門式龍門式(拱橋式拱橋式)定義：定義：主軸承座孔不分開。主軸承座孔不分開。特點(diǎn)：特點(diǎn)：剛度最大，主軸承同剛度最大，主軸承同軸度易保證，主軸承用滾動軸度易保證，主軸承用滾動軸承。軸承。應(yīng)用：應(yīng)用：負(fù)荷較大的柴油機(jī)。負(fù)荷較大的柴油機(jī)。氣缸體上曲軸氣缸體上曲軸的主軸承孔為的主軸承孔為整體式。整體式。（3） 隧道式隧道式(整體式整體式)1、按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分、按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分名稱名稱性能性能應(yīng)用應(yīng)用 一般式一般式（平分式

11、）（平分式）機(jī)體高度小、重量輕、結(jié)構(gòu)機(jī)體高度小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工拆卸。剛度緊湊，便于加工拆卸。剛度和強(qiáng)度差，密封差。和強(qiáng)度差，密封差。492Q汽油機(jī)，汽油機(jī)，90系列柴油機(jī)。系列柴油機(jī)。龍門式龍門式密封好，強(qiáng)度和剛度較好。密封好，強(qiáng)度和剛度較好。工藝性差、結(jié)構(gòu)笨重、加工工藝性差、結(jié)構(gòu)笨重、加工困難。困難。捷達(dá)轎車、捷達(dá)轎車、富康轎車、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(qiáng)度好。結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好。難加工、工藝性差、曲軸拆難加工、工藝性差、曲軸拆卸不方便。（組合式曲軸）卸不方便。（組合式曲軸）負(fù)荷較大的柴負(fù)荷較大的柴油機(jī)上油機(jī)上 。(1)(1)直列式：直列式：

12、多用于六缸以下的發(fā)動機(jī)。多用于六缸以下的發(fā)動機(jī)。(2)(2)型式：型式：它縮短了發(fā)動機(jī)的長度和高度，多用于它縮短了發(fā)動機(jī)的長度和高度，多用于六缸以上的發(fā)動機(jī)。六缸以上的發(fā)動機(jī)。(3)(3)對置式：對置式：是是V V型的特殊形式。型的特殊形式。 2、 按氣缸的排列形式分按氣缸的排列形式分直列式：包括垂直式、傾斜式、水平式直列式：包括垂直式、傾斜式、水平式V6發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)透透視視圖圖結(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(jī)長度和高動機(jī)長度和高度較大。度較大。縮短了機(jī)體的長度縮短了機(jī)體的長度和高度，增加了剛和高度，增加了剛度，減輕了發(fā)動機(jī)度，減輕了發(fā)動機(jī)的重量；形狀復(fù)雜，的重量；形狀復(fù)雜

13、，加工困難。加工困難。高度小，總體布高度小，總體布置方便。置方便。3、根據(jù)冷卻方式不同分、根據(jù)冷卻方式不同分(1)水冷水冷(2)風(fēng)冷風(fēng)冷散熱片散熱片冷卻水冷卻水水冷和風(fēng)冷水冷和風(fēng)冷4、按缸套形式分、按缸套形式分氣缸套氣缸套(1)(1)目的：目的：解決成本與壽命之解決成本與壽命之間的矛盾。間的矛盾。 ( (氣缸內(nèi)鑲了用耐磨的高級鑄氣缸內(nèi)鑲了用耐磨的高級鑄鐵材料制成的氣缸套，而缸鐵材料制成的氣缸套，而缸體則可用價廉的普通鑄鐵或體則可用價廉的普通鑄鐵或質(zhì)量輕的鋁合金制成，這樣，質(zhì)量輕的鋁合金制成，這樣，既延長了使用壽命，又節(jié)省既延長了使用壽命，又節(jié)省了好材料。了好材料。) )(2)(2)型式：型式：

14、 干式缸套干式缸套 濕式缸套濕式缸套(3) 干式缸套干式缸套定義：定義：其外表面不直接與冷卻水接觸。其外表面不直接與冷卻水接觸。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1)壁厚較薄壁厚較薄(1mm3mm)；2)與缸體承孔過盈配合；與缸體承孔過盈配合；3)不易漏水漏氣。不易漏水漏氣。13mm(4) 濕式缸套濕式缸套定義：定義：其外表面直接與冷卻水接觸。其外表面直接與冷卻水接觸。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1)壁厚較厚（壁厚較厚（5mm9mm）；）；2)散熱效果好；散熱效果好；3)易漏水漏氣；易漏水漏氣；4)易穴蝕易穴蝕59mm0.050.15mm活塞銷孔活塞銷孔1）徑向：靠上下兩個凸出）徑向：靠上下兩個凸出的、與氣缸體間為動配合的、與氣缸

15、體間為動配合的圓環(huán)帶的圓環(huán)帶A和和B。2）軸向：利用缸套上部凸軸向：利用缸套上部凸緣與缸體相應(yīng)的臺階緣與缸體相應(yīng)的臺階C。0.050.15mmBAC定位：定位：密封：密封： 上部：上部：缸套頂面高出缸體缸套頂面高出缸體0.05mm0.15mm，當(dāng)氣當(dāng)氣缸蓋螺栓擰緊后，缸套與缸蓋螺栓擰緊后，缸套與缸體凸臺接合處、缸套與缸體凸臺接合處、缸套與缸墊接合處，承受較大的缸墊接合處，承受較大的壓緊力。壓緊力。0.050.15mm下部：下部：13個耐熱耐油的橡膠密封圈。個耐熱耐油的橡膠密封圈。干缸套和濕缸套的比較干缸套和濕缸套的比較強(qiáng)度和剛強(qiáng)度和剛度都較好，度都較好，加工復(fù)雜，加工復(fù)雜，拆裝不便，拆裝不便，

16、散熱不良。散熱不良。散熱良好、散熱良好、冷卻均勻、冷卻均勻、加工容易。加工容易。強(qiáng)度和剛強(qiáng)度和剛度不如干度不如干缸套，易缸套，易漏水。漏水。外壁外壁不直接不直接與冷卻水與冷卻水接觸。壁厚接觸。壁厚13mm。干缸套干缸套外壁外壁直接直接與冷卻水接與冷卻水接觸。壁厚觸。壁厚59mm。濕缸套濕缸套示意圖示意圖特點(diǎn)特點(diǎn)名稱名稱5、整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體、整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體整體式氣缸體：整體式氣缸體：氣缸直接鏜在氣缸體上。氣缸直接鏜在氣缸體上。鑲嵌式氣缸體：鑲嵌式氣缸體：氣缸套鑲嵌到氣缸體內(nèi)的氣缸。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(yīng)用性能及應(yīng)用整體式整體式氣缸直接鏜在氣缸氣

17、缸直接鏜在氣缸體上體上強(qiáng)度和剛度好，能承強(qiáng)度和剛度好，能承受大負(fù)荷。成本高。受大負(fù)荷。成本高。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，便降低了制造成本，便于修理和更換氣缸套，于修理和更換氣缸套，延長了氣缸體的使用延長了氣缸體的使用壽命。壽命。（三）曲軸箱（三）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：與氣缸體鑄成一體上軸箱：與氣缸體鑄成一體 下軸箱：貯存潤滑油（油底殼）下軸箱：貯存潤滑油（油底殼）桑塔納發(fā)動機(jī)油底

18、殼桑塔納發(fā)動機(jī)油底殼1.功用：功用：貯存和冷卻機(jī)油并封閉曲軸箱。貯存和冷卻機(jī)油并封閉曲軸箱。2.構(gòu)造：構(gòu)造：（1）用薄鋼板沖壓而成。（鋁合金）用薄鋼板沖壓而成。（鋁合金加強(qiáng)散熱）加強(qiáng)散熱）（2）前或后有較深的部位，保證上下坡能吸油。）前或后有較深的部位，保證上下坡能吸油。（3）內(nèi)部設(shè)有穩(wěn)油擋板，以防止汽車振動時油底殼油面）內(nèi)部設(shè)有穩(wěn)油擋板，以防止汽車振動時油底殼油面 產(chǎn)生較大的波動。產(chǎn)生較大的波動。（4）最低處有放油螺塞，）最低處有放油螺塞， 吸附金屬碎屑。吸附金屬碎屑。（5）曲軸箱與）曲軸箱與 油底殼之間油底殼之間 有密封襯墊。有密封襯墊。 二、油底殼二、油底殼三、氣缸蓋三、氣缸蓋1、功用：

19、、功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成 燃燒室。燃燒室。2、工作條件：、工作條件：由于接觸溫度很高的燃?xì)?，所以承受的由于接觸溫度很高的燃?xì)猓猿惺艿?熱負(fù)荷很大。熱負(fù)荷很大。3、形式：、形式：單體缸蓋、塊狀缸蓋、整體缸蓋。單體缸蓋、塊狀缸蓋、整體缸蓋。4、材料：、材料：灰鑄鐵、灰鑄鐵、 合金鑄鐵、合金鑄鐵、 鋁合金。鋁合金。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安裝火花塞5、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)：冷卻水套、冷卻水套、燃燒室、燃燒室、進(jìn)排氣門道、進(jìn)排氣門道、氣門導(dǎo)管孔、氣門導(dǎo)管孔、進(jìn)排氣門座、進(jìn)排氣門座、火花塞孔（汽油機(jī)）火花塞孔（汽油

20、機(jī)）噴油器座孔（柴油噴油器座孔（柴油機(jī)）機(jī)） 。 6、汽油機(jī)燃燒室、汽油機(jī)燃燒室 性能要求：性能要求： 結(jié)構(gòu)緊湊、冷卻面積小。（減小熱量損失，縮短火結(jié)構(gòu)緊湊、冷卻面積小。（減小熱量損失，縮短火焰行程。）焰行程。） 使混合氣行程渦流運(yùn)動。（混合充分均勻，提高燃使混合氣行程渦流運(yùn)動。（混合充分均勻，提高燃燒速度，保證及時充分燃燒。）燒速度，保證及時充分燃燒。）6、汽油機(jī)燃燒室、汽油機(jī)燃燒室 常見形狀：常見形狀：特點(diǎn)：特點(diǎn)：1)氣門平行于氣缸軸線；氣門平行于氣缸軸線；2)有擠氣有擠氣冷激面，可冷激面，可 形成擠氣渦流；形成擠氣渦流；3)盆的形狀狹窄，氣門盆的形狀狹窄，氣門 尺寸受限，換氣質(zhì)量尺寸受限

21、，換氣質(zhì)量 較差，燃燒速度較低，較差，燃燒速度較低， CO和和HC排放較高而排放較高而 NOX的排放較低。的排放較低。（1）盆形燃燒室：）盆形燃燒室：特點(diǎn)特點(diǎn):1)氣門斜置，氣流導(dǎo)流氣門斜置，氣流導(dǎo)流 較好，充氣效率高；較好，充氣效率高；2)有擠氣有擠氣冷激面，可冷激面，可 形成擠氣渦流；燃燒形成擠氣渦流；燃燒 速度較快，速度較快，CO和和HC 排放較低而排放較低而NOX的排放的排放 稍高。稍高。 （2）楔形燃燒室：）楔形燃燒室：（3）半球形燃燒室：）半球形燃燒室：特點(diǎn)：特點(diǎn)：1)氣門成橫向氣門成橫向V型排列，因型排列，因此氣門頭部直徑可以做得此氣門頭部直徑可以做得較大，換氣好；較大，換氣好；

22、2)火花塞位于燃燒室的中部火花塞位于燃燒室的中部火焰行程短，燃燒速度最火焰行程短，燃燒速度最高，動力性、經(jīng)濟(jì)性最好。高，動力性、經(jīng)濟(jì)性最好。是高速發(fā)動機(jī)常用的燃燒是高速發(fā)動機(jī)常用的燃燒室；室；3)CO和和HC排放最少，而排放最少，而NOX的排放較高。的排放較高。6、汽油機(jī)燃燒室、汽油機(jī)燃燒室捷達(dá)捷達(dá)奧迪奧迪切諾基切諾基桑塔納桑塔納 夏利夏利富康富康應(yīng)用應(yīng)用工藝性好、成本低、進(jìn)工藝性好、成本低、進(jìn)排氣效果不如半球形燃排氣效果不如半球形燃燒室燒室盆形盆形結(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?/p>

23、距離長楔形楔形結(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、熱效率高熱效率高半球形半球形示意圖示意圖特點(diǎn)特點(diǎn)名稱名稱 其其它它形形式式的的燃燃燒燒室室1、作用：、作用：保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣、保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣、漏水和漏油。漏水和漏油。2、性能要求：、性能要求：（1）高溫高壓下強(qiáng)度足夠，不易損壞。）高溫高壓下強(qiáng)度足夠，不易損壞。（2）耐熱耐壓、耐腐蝕。）耐熱耐壓、耐腐蝕。（3）有彈性，可補(bǔ)償結(jié)合面不平。）有彈性，可補(bǔ)償結(jié)合面不平。（4）易拆裝，可重復(fù)使用。）易拆裝，可重復(fù)使用。四、氣缸墊四、氣缸墊1）金屬）金屬石

24、棉墊：石棉墊：（見（見a、b）外包銅皮和鋼片，外包銅皮和鋼片，且在缸口、水孔、油道口周且在缸口、水孔、油道口周圍卷邊加強(qiáng)，內(nèi)填石棉（常圍卷邊加強(qiáng)，內(nèi)填石棉（常摻入銅屑或鋼絲，以加強(qiáng)導(dǎo)摻入銅屑或鋼絲，以加強(qiáng)導(dǎo)熱）。熱）。 3、構(gòu)造、構(gòu)造以編織的鋼絲網(wǎng)（圖以編織的鋼絲網(wǎng)（圖c）或有孔鋼板（圖或有孔鋼板（圖d）為骨為骨架，外覆石棉，只在缸口、架，外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口處用金屬片水孔、油道口處用金屬片包邊。包邊。1）、）、2）一面光滑，一面）一面光滑，一面帶金屬卷邊。帶金屬卷邊。2）金屬骨架）金屬骨架石棉墊：石棉墊：3）純金屬墊：）純金屬墊：（見圖（見圖e）由單層或多層金屬片由單層或多層金屬

25、片（銅、鋁或低碳鋼）制成，（銅、鋁或低碳鋼）制成， 用于某些強(qiáng)化發(fā)動機(jī)。用于某些強(qiáng)化發(fā)動機(jī)。4、安裝注意：、安裝注意： 油水孔對齊；油水孔對齊； 鋁合金缸蓋，光滑面對缸蓋，冷態(tài)擰緊螺栓。鋁合金缸蓋，光滑面對缸蓋，冷態(tài)擰緊螺栓。 鑄鐵缸蓋，光滑面對缸體，熱態(tài)擰緊螺栓。鑄鐵缸蓋，光滑面對缸體，熱態(tài)擰緊螺栓。 SantanaSantana發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī) ：“OPEN TOPOPEN TOP”面朝上。面朝上。 螺栓擰緊：從中間向四周對稱順序分螺栓擰緊：從中間向四周對稱順序分2-32-3次進(jìn)次進(jìn)行，直至規(guī)定力矩。行，直至規(guī)定力矩。五、氣缸蓋罩五、氣缸蓋罩 作用：作用：密封、防塵。密封、防塵。 材料：材料：

26、薄鋼板沖壓而成。薄鋼板沖壓而成。 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：機(jī)油加注口、曲軸箱通風(fēng)口等。機(jī)油加注口、曲軸箱通風(fēng)口等。六、發(fā)動機(jī)支撐六、發(fā)動機(jī)支撐1、三點(diǎn)支撐、三點(diǎn)支撐 前二后一：前二后一：BJ492Q 前一后二：前一后二：CA6102、EQ61002、四點(diǎn)支撐：四點(diǎn)支撐：NJ系列系列3、彈性支撐：、彈性支撐：軟管、拉桿、橡膠墊圈等。軟管、拉桿、橡膠墊圈等。（減輕振動、變形。）（減輕振動、變形。）第三節(jié)第三節(jié) 活塞連桿組活塞連桿組氣環(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一、活塞一、活塞（一）功用：（一）功用：1、承受氣體壓力，并通過活塞銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)；、承

27、受氣體壓力，并通過活塞銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)；2、頂部與缸壁、缸蓋共同組成燃燒室。、頂部與缸壁、缸蓋共同組成燃燒室。（二）工作環(huán)境：（二）工作環(huán)境：1、高溫：、高溫：燃?xì)鉁囟热細(xì)鉁囟?500K，散熱條件差，活塞頂部工作溫度高達(dá)散熱條件差，活塞頂部工作溫度高達(dá)600700K，且分布不均勻；機(jī)械強(qiáng)度顯著下降，熱膨脹增大，且分布不均勻；機(jī)械強(qiáng)度顯著下降，熱膨脹增大，破壞配合。破壞配合。2、高壓：、高壓：承受燃?xì)鉀_擊壓力（承受燃?xì)鉀_擊壓力（3 5MPa（汽）、汽）、69 MPa（柴），柴），側(cè)壓力加大，磨損加劇，活塞易變形，破壞配合聯(lián)結(jié)。側(cè)壓力加大，磨損加劇，活塞易變形，破壞配合聯(lián)結(jié)。3、高速：、高速：

28、線速度達(dá)到線速度達(dá)到812m/s，慣性力大，產(chǎn)生附加載荷。慣性力大，產(chǎn)生附加載荷。4、潤滑困難。、潤滑困難。（三）性能要求：（三）性能要求：1)足夠的強(qiáng)度和剛度（特別是活塞環(huán)槽區(qū)域要求有較足夠的強(qiáng)度和剛度（特別是活塞環(huán)槽區(qū)域要求有較大的強(qiáng)度，以免活塞環(huán)被擊碎。），傳力可靠。大的強(qiáng)度，以免活塞環(huán)被擊碎。），傳力可靠。2)較小的質(zhì)量，以保持較小的慣性力。較小的質(zhì)量，以保持較小的慣性力。3)耐熱的活塞頂及彈性的活塞裙。（耐熱耐壓耐磨耐耐熱的活塞頂及彈性的活塞裙。（耐熱耐壓耐磨耐腐）腐）4)良好的導(dǎo)熱性和合理的熱膨脹性，以便有合理的安良好的導(dǎo)熱性和合理的熱膨脹性，以便有合理的安裝間隙。裝間隙。5)活塞

29、與氣缸壁間有較小的摩擦系數(shù)?；钊c氣缸壁間有較小的摩擦系數(shù)。（四）材料：（四）材料：鋁合金：鋁合金：質(zhì)量輕（鑄鐵質(zhì)量輕（鑄鐵50%70%）；導(dǎo)熱好（鑄）；導(dǎo)熱好（鑄鐵鐵3倍）倍）；熱膨脹系數(shù)大；溫度升高，強(qiáng)硬度下熱膨脹系數(shù)大；溫度升高，強(qiáng)硬度下降快。降快。鋁硅合金：鋁硅合金：硅硅1114 %,銅、鎳、鎂各銅、鎳、鎂各1%,鐵、鈦、鐵、鈦、鋅鋅1%,其余為鋁。其余為鋁。硅含量越高，熱膨脹系數(shù)越小，磨損越?。坏圃旃韬吭礁?，熱膨脹系數(shù)越小，磨損越??；但制造工藝性越差。工藝性越差?；诣T鐵：灰鑄鐵：合金鑄鐵、耐熱鋼：合金鑄鐵、耐熱鋼：柴油機(jī)。柴油機(jī)。（五）（五）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)頭部頭部1 1、活塞頂部、活塞

30、頂部（1 1）功用：）功用：是燃燒室的組成部分，主要作用是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體壓力。承受氣體壓力。（2 2）形狀：）形狀：與燃燒室形狀有關(guān)。與燃燒室形狀有關(guān)。活塞頂部活塞頂部活塞頭部活塞頭部活塞裙部活塞裙部（2 2）汽油機(jī)活塞頂部形狀：）汽油機(jī)活塞頂部形狀：形狀形狀示意圖示意圖平頂平頂(EQ6100)凸頂凸頂(AUDI 100)凹頂凹頂(FIAT 125P)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(yīng)力分布較均勻，應(yīng)力分布較均勻，多用在汽油機(jī)上。多用在汽油機(jī)上。提高壓縮比，凸起提高壓縮比，凸起呈球狀、頂部強(qiáng)度呈球狀、頂部強(qiáng)度高，起導(dǎo)向作用，高，起導(dǎo)向作用，有

31、利于改善換氣過有利于改善換氣過程。程。凹坑的形狀、位置凹坑的形狀、位置必須有利于可燃混必須有利于可燃混合氣的燃燒；防止合氣的燃燒；防止碰氣門。碰氣門?；钊敳炕钊敳炕钊^部活塞頭部活塞裙部活塞裙部2 2、活塞頭部、活塞頭部(1)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。氣環(huán)槽氣環(huán)槽油環(huán)槽油環(huán)槽工作條件最工作條件最惡劣，應(yīng)離惡劣，應(yīng)離頂部遠(yuǎn)些。頂部遠(yuǎn)些。活塞銷孔活塞銷孔(2)作用：作用： 承壓：承壓：承受氣體壓力，傳遞給連桿。承受氣體壓力，傳遞給連桿。密封：密封：與活塞環(huán)一起密封氣缸，防止混合氣漏到曲軸箱與活塞環(huán)一起密封氣缸，防止混合氣漏到曲軸箱內(nèi)。內(nèi)。散

32、熱：散熱：吸收頂部的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。吸收頂部的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。(3)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：厚頂：厚頂：便于散熱。便于散熱。環(huán)槽數(shù)：環(huán)槽數(shù)：34(汽）；汽）；45(柴柴)最下一至二道為油環(huán)，槽底有若干小孔，用于回油。最下一至二道為油環(huán)，槽底有若干小孔，用于回油。隔熱槽隔熱槽(少數(shù)、第一道環(huán)槽上部較窄少數(shù)、第一道環(huán)槽上部較窄)：分散第一道環(huán)的熱量。分散第一道環(huán)的熱量?；钊敳炕钊敳炕钊^部活塞頭部活塞裙部活塞裙部3、活塞裙部、活塞裙部(1)位置：位置：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷座孔。包括銷座孔。(2)作用：作用：導(dǎo)向?qū)?承受側(cè)壓力承

33、受側(cè)壓力:傳力：傳力：活塞銷孔活塞銷孔活塞裙部受力活塞裙部受力（3）裙部工作變形分析）裙部工作變形分析活塞裙部的橢圓變形演示活塞裙部的橢圓變形演示徑向：徑向： 燃?xì)鈮毫?，彎曲變形燃?xì)鈮毫Γ瑥澢冃?銷座金屬堆積，膨脹量大銷座金屬堆積，膨脹量大 側(cè)壓力，擠壓變形側(cè)壓力，擠壓變形 軸向：軸向： 溫度和質(zhì)量分布不均溫度和質(zhì)量分布不均熱膨脹上大下小熱膨脹上大下小活塞沿銷軸方向直徑增大活塞沿銷軸方向直徑增大長軸在活塞銷軸方向上的橢圓長軸在活塞銷軸方向上的橢圓（4）采取措施采取措施活塞軸向縱斷面制成上小下大的截錐形。活塞軸向縱斷面制成上小下大的截錐形。活塞徑向橫斷面制成橢圓形，長軸垂直于銷活塞徑向橫斷面制

34、成橢圓形，長軸垂直于銷座孔軸線方向，即側(cè)壓力方向。座孔軸線方向，即側(cè)壓力方向。銷座孔外表面處凹陷銷座孔外表面處凹陷0.51.0mm。制造時制造時變形后變形后裙部開絕熱裙部開絕熱膨脹槽膨脹槽 （“T ”形或形或“ ”形槽）。形槽）。 絕熱槽（橫槽）：減少頭部絕熱槽（橫槽）：減少頭部熱量向裙部擴(kuò)散。熱量向裙部擴(kuò)散。 膨脹槽（豎槽）：使裙部具膨脹槽（豎槽）：使裙部具有一定的彈性。有一定的彈性。(朝右朝右)采用雙金屬活塞采用雙金屬活塞(在活塞裙部或銷座內(nèi)嵌鑄入鋼片，以減少裙部的膨脹量) A 恒范鋼片式：恒范鋼片式： 活塞銷座通過恒范鋼片與活塞銷座通過恒范鋼片與裙部相連，而恒范鋼片裙部相連，而恒范鋼片(

35、含鎳含鎳3336%)的膨脹系數(shù)的膨脹系數(shù)僅為鋁合金的十分之一。僅為鋁合金的十分之一。這樣，使裙部膨脹量大為這樣，使裙部膨脹量大為減少。減少。B 自動調(diào)節(jié)式自動調(diào)節(jié)式(復(fù)式鋼片式復(fù)式鋼片式): 膨脹系數(shù)小的低碳鋼片膨脹系數(shù)小的低碳鋼片貼在銷座鋁層的內(nèi)側(cè)，貼在銷座鋁層的內(nèi)側(cè)，依靠鋼片的牽制作用，依靠鋼片的牽制作用，及鋼片與鋁殼之間的雙及鋼片與鋁殼之間的雙金屬效應(yīng)來減小裙部側(cè)金屬效應(yīng)來減小裙部側(cè)壓力方向的膨脹量。壓力方向的膨脹量。C 筒形鋼片式：筒形鋼片式： 澆鑄時，將鋼筒夾在鋁合金中，冷凝時鋼筒內(nèi)澆鑄時，將鋼筒夾在鋁合金中，冷凝時鋼筒內(nèi)外側(cè)的鋁合金分別產(chǎn)生外側(cè)的鋁合金分別產(chǎn)生“收縮縫隙收縮縫隙”和

36、拉應(yīng)力。和拉應(yīng)力。工作時因要先消除工作時因要先消除“收縮縫隙收縮縫隙”和拉應(yīng)力而膨和拉應(yīng)力而膨脹量減小。脹量減小。裙部表面的保護(hù)裙部表面的保護(hù)常見：鉛、錫、石墨、磷化等保護(hù)方式常見：鉛、錫、石墨、磷化等保護(hù)方式A 鑄鋁活塞：鑄鋁活塞：汽油機(jī)：鍍錫汽油機(jī)：鍍錫(油膜破壞時，起潤滑作用；又可加速磨油膜破壞時，起潤滑作用；又可加速磨合作用。合作用。)柴油機(jī)：磷化柴油機(jī)：磷化B 鍛鋁活塞鍛鋁活塞(柴油機(jī)柴油機(jī)) ：涂石墨：涂石墨(易脆斷可加速磨合，易脆斷可加速磨合，自潤滑。自潤滑。)C 表面粗糙化表面粗糙化:有規(guī)律的粗糙化，可加速磨合，溝谷可存機(jī)油潤滑。有規(guī)律的粗糙化，可加速磨合，溝谷可存機(jī)油潤滑。拖

37、板式活塞拖板式活塞拋物線形裙部：拋物線形裙部：受側(cè)壓力一方易形成雙向受側(cè)壓力一方易形成雙向“油楔油楔” 。(潤滑好，承載能力高；形狀復(fù)雜，難加工。潤滑好，承載能力高；形狀復(fù)雜，難加工。)柴油機(jī)油冷活塞：柴油機(jī)油冷活塞：振蕩振蕩(BJ422Q) 噴油噴油(CA6110C)銷座有筋片與內(nèi)壁相連：銷座有筋片與內(nèi)壁相連：提高剛度。提高剛度。拖板式活塞拖板式活塞(BJ492Q)：重量輕，慣性?。恢亓枯p，慣性??；增加裙部彈性；增加裙部彈性；為曲軸加平衡塊準(zhǔn)備了空間。為曲軸加平衡塊準(zhǔn)備了空間。其它措施：活塞銷的偏置其它措施：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使活塞從壓縮行程到作功行程柔和的

38、從氣缸的一邊過渡到另一邊，減少敲缸的聲音。一邊過渡到另一邊，減少敲缸的聲音。銷座偏置銷座偏置1 1、定義：、定義：活塞銷座朝向承受作功側(cè)壓力的活塞銷座朝向承受作功側(cè)壓力的一面（圖示左側(cè)）偏移一面（圖示左側(cè)）偏移1 1mmmm2mm2mm。2 2、作用：作用：減輕活塞換向時對氣缸壁的敲擊。減輕活塞換向時對氣缸壁的敲擊。3、原理：、原理： 因銷座偏置，在接近上止點(diǎn)時，作用在活塞銷座因銷座偏置，在接近上止點(diǎn)時，作用在活塞銷座軸線以右的氣體壓力大于左邊，使活塞傾斜，裙軸線以右的氣體壓力大于左邊，使活塞傾斜，裙部下端提前換向。而活塞在越過上止點(diǎn)，側(cè)壓力部下端提前換向。而活塞在越過上止點(diǎn)，側(cè)壓力反向時，活

39、塞才以左下端接觸處為支點(diǎn)，頂部向反向時，活塞才以左下端接觸處為支點(diǎn)，頂部向左轉(zhuǎn)（不是平移），完成換向。左轉(zhuǎn)（不是平移），完成換向。活塞銷的偏置活塞銷的偏置 可見偏置銷座使活塞換向分成了兩步，可見偏置銷座使活塞換向分成了兩步，第一步是在氣體壓力較小時進(jìn)行，且裙第一步是在氣體壓力較小時進(jìn)行，且裙部彈性好，有緩沖作用；第二步雖氣體部彈性好，有緩沖作用；第二步雖氣體壓力大，但它是個漸變過程。為此，兩壓力大，但它是個漸變過程。為此，兩步過渡使換向沖擊力大為減弱。步過渡使換向沖擊力大為減弱。二、活塞環(huán)二、活塞環(huán)具有彈性的開口環(huán)，分為具有彈性的開口環(huán)，分為氣環(huán)氣環(huán)和和油環(huán)油環(huán)。平均壽命：平均壽命：6 6萬公

40、里萬公里（一）氣環(huán)（一）氣環(huán)1、作用：、作用：(1)密封：密封：保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣。保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣。(2)傳熱：傳熱：將活塞頂部吸收的大部分熱量傳給缸壁。將活塞頂部吸收的大部分熱量傳給缸壁。(3)輔助刮油、布油輔助刮油、布油:2 2、工作條件：、工作條件：高溫、高壓、高溫、高壓、高速高速( (徑向、軸向徑向、軸向) )、極難潤滑。極難潤滑。切口切口氣環(huán)氣環(huán)3、活塞環(huán)的間隙、活塞環(huán)的間隙（1） 端隙端隙(開口間隙開口間隙) 1：是活塞環(huán)裝入氣缸后是活塞環(huán)裝入氣缸后開口處的間隙。開口處的間隙。 一般為一般為0.25mm0.50mm。1(2)側(cè)隙側(cè)隙(邊隙邊隙)2

41、：是環(huán)高方向上與環(huán)槽之間的間隙。是環(huán)高方向上與環(huán)槽之間的間隙。 第一道第一道0.04mm0.10mm； 其它氣環(huán)其它氣環(huán)0.03mm0.07mm; 油環(huán)一般側(cè)隙較小，油環(huán)一般側(cè)隙較小，0.025mm0.07mm。(3)背隙背隙3：是活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)背面與環(huán)槽是活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)背面與環(huán)槽底部的間隙。底部的間隙。 通常為通常為0.5mm1mm。23活活塞塞環(huán)環(huán)的的間間隙隙 1-氣缸；氣缸；2-活塞環(huán)；活塞環(huán)；3-活塞；活塞；1-開口間隙；開口間隙；2-側(cè)隙；側(cè)隙；3-背隙背隙 4、材料與表面處理、材料與表面處理 合金鑄鐵合金鑄鐵（優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵（優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵+銅、鉻、鉬等）；銅、鉻、鉬等

42、）； 球墨鑄鐵：球墨鑄鐵： 鋼片環(huán)：鋼片環(huán)： 粉末冶金的金屬陶瓷、聚四氟乙烯：粉末冶金的金屬陶瓷、聚四氟乙烯： 第一道環(huán)：鍍多孔性鉻第一道環(huán)：鍍多孔性鉻； 其余環(huán)：鍍錫、磷化、噴鉬；其余環(huán)：鍍錫、磷化、噴鉬；5.氣環(huán)的密封原理氣環(huán)的密封原理(1)第一密封面的建立：活塞環(huán)彈力的作用。第一密封面的建立：活塞環(huán)彈力的作用。 環(huán)在自由狀態(tài)下，環(huán)外徑缸徑，裝缸后在其環(huán)在自由狀態(tài)下，環(huán)外徑缸徑，裝缸后在其彈力彈力P0作用下與缸壁壓緊，形成第一密封面。作用下與缸壁壓緊，形成第一密封面。第一密封面第一密封面P0活塞環(huán)在運(yùn)動時產(chǎn)生慣性力活塞環(huán)在運(yùn)動時產(chǎn)生慣性力P Pj j，與缸壁間產(chǎn)生摩擦力與缸壁間產(chǎn)生摩擦力F

43、 F，以及側(cè)隙有氣體壓力以及側(cè)隙有氣體壓力P P1 1，在這三個力的共同作用在這三個力的共同作用下，使環(huán)靠在環(huán)槽的上側(cè)或下側(cè)，形成第二密封面。下，使環(huán)靠在環(huán)槽的上側(cè)或下側(cè)，形成第二密封面。(2)(2)第二密封面的建立：第二密封面的建立：PjFP1第二密封面第二密封面V竄入背隙和側(cè)隙的氣體，使環(huán)對缸壁和環(huán)槽竄入背隙和側(cè)隙的氣體，使環(huán)對缸壁和環(huán)槽進(jìn)一步壓緊，加強(qiáng)了第一、二密封面的密封。進(jìn)一步壓緊，加強(qiáng)了第一、二密封面的密封。(3)氣環(huán)的第二次密封：氣環(huán)的第二次密封：氣環(huán)的密封原理 1-第一密封面；2-第二密封面；PA-第一密封面的壓緊力；PB-第二密封面的壓緊力；P-氣缸內(nèi)氣體壓力；P1-環(huán)側(cè)氣體

44、壓力；P2-背壓力；P0-環(huán)的彈力；Pj-環(huán)的慣性力；F-環(huán)與缸壁的摩擦力 (4)(4)氣環(huán)的布置氣環(huán)的布置 開口位置相互錯開成開口位置相互錯開成“迷宮式迷宮式”； 在保證密封的前提下，盡量減少氣環(huán)數(shù)目。在保證密封的前提下，盡量減少氣環(huán)數(shù)目。6、氣環(huán)的切口、氣環(huán)的切口(0.250.80mm)形狀：形狀： 直角形直角形(a)：工藝性好，密封性差。工藝性好，密封性差。 階梯形階梯形(b)：密封形好，工藝性差。密封形好，工藝性差。 斜口形斜口形(c)：介于上二者之間。介于上二者之間。 帶防轉(zhuǎn)銷釘槽形帶防轉(zhuǎn)銷釘槽形(d)：用于二行程發(fā)動機(jī)。用于二行程發(fā)動機(jī)。7、氣環(huán)斷面形狀、氣環(huán)斷面形狀形狀形狀特點(diǎn)特

45、點(diǎn)示意圖示意圖矩形環(huán)矩形環(huán) 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應(yīng)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)斷面形狀：氣環(huán)斷面形狀：a)矩形環(huán)；矩形環(huán)；b)錐形環(huán)；錐形環(huán)；c)內(nèi)切口扭曲環(huán)；內(nèi)切口扭曲環(huán)；d)外切口扭曲環(huán)；外切口扭曲環(huán)；e)梯形環(huán)；梯形環(huán)；f)桶形

46、環(huán)桶形環(huán) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，易于生產(chǎn)，與缸壁接觸面積易于生產(chǎn)，與缸壁接觸面積大，散熱好，應(yīng)用最廣。大，散熱好，應(yīng)用最廣。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：矩形環(huán)隨活塞往復(fù)運(yùn)矩形環(huán)隨活塞往復(fù)運(yùn)動時，會把氣缸壁面上的機(jī)動時，會把氣缸壁面上的機(jī)油不斷送入氣缸中。油不斷送入氣缸中。這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為“氣環(huán)的泵油氣環(huán)的泵油作用作用”。(1)(1)矩形環(huán)：矩形環(huán)：斷面為矩形斷面為矩形(2) (2) 錐形環(huán)：錐形環(huán)：斷面呈錐形斷面呈錐形1）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：在環(huán)的外圓工作面上加工一個很小的錐面在環(huán)的外圓工作面上加工一個很小的錐面(0.51.5)，減小了，減小了環(huán)與氣缸壁的接觸面環(huán)與氣缸壁的接觸

47、面(線接觸線接觸) ，提高了表面接觸壓力，有利于，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封磨合和密封。活塞活塞下行下行時，便于時，便于刮油刮油；活塞；活塞上行上行時，由于錐面的時，由于錐面的“油楔油楔”作用，作用，能在油膜上能在油膜上“飄浮飄浮”過去，有過去，有布油布油作用，可形成楔形油膜，減作用，可形成楔形油膜，減小磨損。小磨損。2）安裝：）安裝：(不能裝反，否則會引起機(jī)油上竄不能裝反，否則會引起機(jī)油上竄)錐角朝下（在環(huán)端有向上或錐角朝下（在環(huán)端有向上或TOP等標(biāo)記）；等標(biāo)記）；傳熱性差，常裝在第二、三道環(huán)槽上。傳熱性差，常裝在第二、三道環(huán)槽上。（3 3） 扭曲環(huán)：扭曲環(huán)： 將矩形環(huán)內(nèi)圓上方或外

48、圓下方切成臺階或倒將矩形環(huán)內(nèi)圓上方或外圓下方切成臺階或倒角，角，斷面呈不對稱形狀。斷面呈不對稱形狀。 內(nèi)切環(huán)：在環(huán)的內(nèi)圓部分切槽或倒角。內(nèi)切環(huán)：在環(huán)的內(nèi)圓部分切槽或倒角。 外切環(huán)：在環(huán)的外圓部分切槽或倒角。外切環(huán)：在環(huán)的外圓部分切槽或倒角。扭曲原理：扭曲原理： 當(dāng)活塞環(huán)裝入氣缸后，由于斷面不對稱，產(chǎn)生不平衡力的作用，當(dāng)活塞環(huán)裝入氣缸后，由于斷面不對稱，產(chǎn)生不平衡力的作用，使活塞環(huán)發(fā)生扭曲變形。使活塞環(huán)發(fā)生扭曲變形。 （環(huán)受到壓縮產(chǎn)生彎曲變形，斷面中性層以外產(chǎn)生拉應(yīng)力、中性層（環(huán)受到壓縮產(chǎn)生彎曲變形，斷面中性層以外產(chǎn)生拉應(yīng)力、中性層以外產(chǎn)生壓應(yīng)力，矩形環(huán)由于中性層內(nèi)外斷面不對稱，使以外產(chǎn)生壓應(yīng)力

49、，矩形環(huán)由于中性層內(nèi)外斷面不對稱，使F和和F不在同一平面內(nèi)，從而形成力偶不在同一平面內(nèi)，從而形成力偶M，在力偶的作用下，活塞環(huán)發(fā)在力偶的作用下，活塞環(huán)發(fā)生微量的扭曲變形。）生微量的扭曲變形。）扭曲環(huán)的作用原理扭曲環(huán)的作用原理 a)a)矩形環(huán)；矩形環(huán)；b)b)扭曲環(huán)扭曲環(huán) 特點(diǎn)及安裝特點(diǎn)及安裝 特點(diǎn)：特點(diǎn)：A A、具有錐形環(huán)的特點(diǎn)：具有錐形環(huán)的特點(diǎn)： 線接觸，改善磨合和密封。線接觸，改善磨合和密封。 活塞上行時，扭曲環(huán)在殘余油膜上浮，可以減小摩擦，減小磨損?；钊闲袝r，扭曲環(huán)在殘余油膜上浮，可以減小摩擦，減小磨損。活塞下行時，則有刮油效果，避免機(jī)油燒掉。活塞下行時，則有刮油效果，避免機(jī)油燒掉。B

50、 B、減小了泵油作用：減小了泵油作用：由于扭曲環(huán)在環(huán)槽中上、下跳動的行程縮由于扭曲環(huán)在環(huán)槽中上、下跳動的行程縮短，可以減輕短，可以減輕 泵油泵油 的副作用。的副作用。C C、作功行程環(huán)不再扭曲，兩個密封面達(dá)到完全接觸，利作功行程環(huán)不再扭曲，兩個密封面達(dá)到完全接觸，利于散熱。于散熱。 安裝：安裝：內(nèi)切口朝上，外切口朝下。內(nèi)切口朝上，外切口朝下。( (廣泛應(yīng)用于第廣泛應(yīng)用于第2 2道活塞環(huán)槽上道活塞環(huán)槽上, ,必須注意斷面形狀和方向。必須注意斷面形狀和方向。) )( (內(nèi)上切扭曲環(huán)裝入第一道環(huán)槽，外下切扭曲環(huán)裝入第二、三道環(huán)內(nèi)上切扭曲環(huán)裝入第一道環(huán)槽，外下切扭曲環(huán)裝入第二、三道環(huán)槽。槽。) ) (

51、4)(4)梯形環(huán)：梯形環(huán)：斷面呈梯形斷面呈梯形 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 有利于清除積炭，延長使用壽命：有利于清除積炭，延長使用壽命： 加強(qiáng)了密封作用：加強(qiáng)了密封作用：氣體壓力的水平分力強(qiáng)化了氣體壓力的水平分力強(qiáng)化了背壓力。背壓力。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：上下面精磨，精度要求高，工藝復(fù)雜，上下面精磨，精度要求高，工藝復(fù)雜，加工困難。加工困難。 應(yīng)用：應(yīng)用：梯形環(huán)用于熱負(fù)荷較大的柴油機(jī)的第一梯形環(huán)用于熱負(fù)荷較大的柴油機(jī)的第一道環(huán)。道環(huán)。 梯形環(huán)在壓縮行程和作功行程隨著活塞受側(cè)壓梯形環(huán)在壓縮行程和作功行程隨著活塞受側(cè)壓力的方向不同而不斷地改變位置，這樣會把沉力的方向不同而不斷地改變位置，這樣會把沉積在環(huán)槽中的積炭擠出去

52、，避免了環(huán)被粘在環(huán)積在環(huán)槽中的積炭擠出去，避免了環(huán)被粘在環(huán)槽中而折斷。槽中而折斷。梯形環(huán)工作情況梯形環(huán)工作情況1-氣缸壁；氣缸壁；2-活塞；活塞；3-扭曲環(huán)扭曲環(huán)(5) 桶形環(huán)：桶形環(huán)： 是近年來興起的一種新型結(jié)構(gòu)。是近年來興起的一種新型結(jié)構(gòu)。 其特點(diǎn)為：其特點(diǎn)為：1）環(huán)的外圓面為凸圓弧形；）環(huán)的外圓面為凸圓弧形；2）環(huán)面與缸壁圓弧接觸，避免了棱角負(fù)荷，）環(huán)面與缸壁圓弧接觸，避免了棱角負(fù)荷，對氣缸表面的適應(yīng)性和對活塞偏擺的適應(yīng)性對氣缸表面的適應(yīng)性和對活塞偏擺的適應(yīng)性均較好，有利于密封；均較好，有利于密封；3）環(huán)上下運(yùn)動時，均能形成楔形油膜：當(dāng)桶）環(huán)上下運(yùn)動時，均能形成楔形油膜：當(dāng)桶面環(huán)上下運(yùn)動

53、時，均能與氣缸壁形成楔形空面環(huán)上下運(yùn)動時，均能與氣缸壁形成楔形空間，使機(jī)油容易進(jìn)入摩擦面，減小磨損；間，使機(jī)油容易進(jìn)入摩擦面，減小磨損；4）凸圓弧表面加工較困難。）凸圓弧表面加工較困難。8 8、氣環(huán)的泵油作用及危害、氣環(huán)的泵油作用及危害（1 1）原因：）原因： 存在側(cè)隙和背隙；存在側(cè)隙和背隙； 環(huán)在環(huán)槽中上下運(yùn)動。環(huán)在環(huán)槽中上下運(yùn)動。（2 2）現(xiàn)象：）現(xiàn)象： 當(dāng)活塞帶著環(huán)下行（進(jìn)當(dāng)活塞帶著環(huán)下行（進(jìn)氣行程）時，環(huán)靠在環(huán)氣行程）時，環(huán)靠在環(huán)槽的上方，環(huán)從缸壁上槽的上方，環(huán)從缸壁上刮下的潤滑油充入環(huán)槽刮下的潤滑油充入環(huán)槽下方；下方； 當(dāng)活塞帶著環(huán)上行（壓當(dāng)活塞帶著環(huán)上行（壓縮行程）時，環(huán)靠在環(huán)縮行

54、程）時，環(huán)靠在環(huán)槽的下方，同時將油擠槽的下方，同時將油擠壓到環(huán)槽上方；壓到環(huán)槽上方； 如此反復(fù)，就將潤滑油如此反復(fù)，就將潤滑油泵到活塞頂。泵到活塞頂。氣環(huán)的泵油作用演示氣環(huán)的泵油作用演示（3）危害：）危害：A 增加了潤滑油的消耗；增加了潤滑油的消耗；B 火花塞沾油不跳火；火花塞沾油不跳火；C 燃燒室積炭增多，燃燒性能變壞；燃燒室積炭增多，燃燒性能變壞；D 環(huán)槽內(nèi)形成積炭，擠壓活塞環(huán)，甚至使環(huán)在環(huán)槽內(nèi)形成積炭，擠壓活塞環(huán)，甚至使環(huán)在環(huán)槽內(nèi)卡死而失去密封性；環(huán)槽內(nèi)卡死而失去密封性；E 加劇了氣缸的磨損。加劇了氣缸的磨損。（4）措施：）措施：采用扭曲環(huán)；采用扭曲環(huán)；采用組合式油環(huán)；采用組合式油環(huán)；油

55、環(huán)下設(shè)減壓腔。油環(huán)下設(shè)減壓腔。活塞減壓腔（二）油環(huán)（二）油環(huán)1.1.作用：刮油。作用：刮油。 將氣缸壁上多余將氣缸壁上多余的潤滑油刮下來。的潤滑油刮下來。 活塞向下運(yùn)動時，活塞向下運(yùn)動時，將缸壁上多余的將缸壁上多余的機(jī)油刮下，通過機(jī)油刮下，通過小孔或切槽流回小孔或切槽流回曲軸箱；曲軸箱； 活塞上行時，刮活塞上行時，刮下的機(jī)油仍通過下的機(jī)油仍通過回油孔流回曲軸回油孔流回曲軸箱。箱。2.類型類型種類種類普通油環(huán)普通油環(huán)組合油環(huán)組合油環(huán)示意圖示意圖刮油片軸向襯環(huán)徑向襯環(huán)刮油片(1)(1)普通油環(huán)普通油環(huán)( (整體式油環(huán)整體式油環(huán)):):其外圓圓柱面中間加工有環(huán)形凹槽，槽底開有回其外圓圓柱面中間加工有

56、環(huán)形凹槽，槽底開有回油用的小孔或窄槽。油用的小孔或窄槽。整體式油環(huán)整體式油環(huán)1-1-槽；槽；2-2-回油孔回油孔 有些普通環(huán)還在其外側(cè)上邊制有倒角，使環(huán)在有些普通環(huán)還在其外側(cè)上邊制有倒角，使環(huán)在隨活塞上行時形成油楔，可起均布潤滑油的作隨活塞上行時形成油楔，可起均布潤滑油的作用，下行刮油能力強(qiáng)，減少了潤滑油的上竄。用，下行刮油能力強(qiáng)，減少了潤滑油的上竄。(2)組合油環(huán)組合油環(huán):由上下刮油片和產(chǎn)生徑向、軸向彈力的襯簧組成。由上下刮油片和產(chǎn)生徑向、軸向彈力的襯簧組成。1-鋼片；鋼片；2-襯簧；襯簧；3-徑向襯簧；徑向襯簧；4-軸向襯簧；軸向襯簧；5-活塞?；钊?。 組合式油環(huán)由上下組合式油環(huán)由上下兩片

57、側(cè)軌環(huán)與中間兩片側(cè)軌環(huán)與中間的擴(kuò)脹器組成，側(cè)的擴(kuò)脹器組成，側(cè)軌環(huán)用鍍鉻鋼片制軌環(huán)用鍍鉻鋼片制成，擴(kuò)脹器的周邊成，擴(kuò)脹器的周邊比氣缸內(nèi)圓周略大比氣缸內(nèi)圓周略大一些，可裝側(cè)軌環(huán)一些，可裝側(cè)軌環(huán)緊緊壓向氣缸壁。緊緊壓向氣缸壁。右側(cè)所示的組合環(huán)右側(cè)所示的組合環(huán)由三個刮油鋼片和由三個刮油鋼片和兩個彈性襯環(huán)組成。兩個彈性襯環(huán)組成。組合式油環(huán)特點(diǎn)組合式油環(huán)特點(diǎn)(應(yīng)用越來越廣泛應(yīng)用越來越廣泛)1)片薄，對缸壁比壓大，密封好：片薄，對缸壁比壓大，密封好： 第一密封面，靠徑向力，因襯簧長大于刮片長而第一密封面，靠徑向力，因襯簧長大于刮片長而產(chǎn)生徑向力。產(chǎn)生徑向力。 第二密封面，靠軸向力，因襯簧和鋼片總厚度大第二密

58、封面，靠軸向力，因襯簧和鋼片總厚度大于環(huán)槽高而產(chǎn)生軸向力。于環(huán)槽高而產(chǎn)生軸向力。2)無側(cè)隙，不竄油；重量小，刮油能力強(qiáng)；回油暢；無側(cè)隙，不竄油；重量小，刮油能力強(qiáng)；回油暢；3)各片獨(dú)立，可分別動作，對氣缸壁面適應(yīng)性好；各片獨(dú)立，可分別動作，對氣缸壁面適應(yīng)性好；4)制造成本高制造成本高,必須鍍鉻。必須鍍鉻。 三、活塞銷三、活塞銷（一）作用：（一）作用：連接活塞和連桿小頭，并把活塞承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。受的氣體壓力傳遞給連桿。（二）工作條件：二）工作條件：高溫、沖擊載荷、潤滑差。高溫、沖擊載荷、潤滑差。（三）性能要求：（三）性能要求：剛度、強(qiáng)度足夠。剛度、強(qiáng)度足夠

59、。（四）材料及熱處理（四）材料及熱處理 低碳鋼或低碳合金鋼制成的厚壁管狀體。低碳鋼或低碳合金鋼制成的厚壁管狀體。 表面滲碳（提高表面硬度，保證心部沖擊韌性。表面滲碳（提高表面硬度，保證心部沖擊韌性。 精磨，拋光。精磨，拋光。（五）活塞銷形狀：（五）活塞銷形狀：（六）（六）內(nèi)孔形狀：內(nèi)孔形狀： 圓柱形（圓柱形（a)a) 兩段截錐形兩段截錐形( (c)c) 兩段截錐與一段圓兩段截錐與一段圓柱的組合形柱的組合形( (b)b)（七（七）活塞銷的連接方式活塞銷的連接方式1.1.全浮式全浮式(1)定義：定義：在發(fā)動機(jī)正常工作溫度下，活塞銷在連在發(fā)動機(jī)正常工作溫度下，活塞銷在連桿小頭孔和活塞銷座孔中都能轉(zhuǎn)動

60、。桿小頭孔和活塞銷座孔中都能轉(zhuǎn)動。(2)裝配：裝配： (銷與銷座孔在冷態(tài)時為過渡配合，采用分組選銷與銷座孔在冷態(tài)時為過渡配合，采用分組選配法。高溫工作時，為配法。高溫工作時，為0.010.02mm間隙。間隙。) 熱裝合：熱裝合：將活塞放入熱水或熱油中加熱將活塞放入熱水或熱油中加熱(7090 )后，迅速將銷裝入。后，迅速將銷裝入。2.2.半浮式半浮式(1)(1)定義：定義：銷與銷座孔和連桿小頭兩處，一銷與銷座孔和連桿小頭兩處，一處固定，一處浮動。（一般固定連桿小頭）處固定，一處浮動。（一般固定連桿小頭）(2)(2)裝配：裝配：加熱連桿小頭后，將銷裝入，冷加熱連桿小頭后，將銷裝入，冷態(tài)時為過盈配合