第二章曲柄連桿機構

1、第二章第二章 曲柄連桿機構曲柄連桿機構概述概述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2.1 概述概述一、功用： 將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉變?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的旋轉運動而對外輸出動力。二、組成：1、機體組2、活塞連桿組3、曲軸飛輪組2.2 機體組機體組組成：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一、氣缸體：一、氣缸體：1、氣缸體、氣缸體:2、氣缸體的分類：、氣缸體的分類：名稱名稱性能性能應用應用 一般式一般式（平分式）（平分式）機體高度小、重量機體高度小、重量輕、結構緊湊，便輕、結構緊湊，便于

2、加工拆卸。剛度于加工拆卸。剛度和強度差。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、結構笨工藝性差、結構笨重、加工困難。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結構緊湊、剛度和結構緊湊、剛度和強度好。難加工、強度好。難加工、工藝性差、曲軸拆工藝性差、曲軸拆卸不方便。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面和曲軸旋轉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中軸的旋轉中心。心。氣缸體上曲氣缸體上

3、曲軸的主軸承軸的主軸承孔為整體式?？诪檎w式。（1）按氣缸體與）按氣缸體與油底殼安裝平面位油底殼安裝平面位置不同分為置不同分為 （2）根據(jù)冷卻方式不同）根據(jù)冷卻方式不同A、水冷、水冷B、風冷、風冷（3）根據(jù)氣缸的排列方式）根據(jù)氣缸的排列方式結構簡單、加工結構簡單、加工容易，但發(fā)動機容易，但發(fā)動機長度和高度較大。長度和高度較大。縮短了機體的長度和高縮短了機體的長度和高度，增加了剛度，減輕度，增加了剛度，減輕了發(fā)動機的重量；形狀了發(fā)動機的重量；形狀復雜，加工困難。復雜，加工困難。高度小，總體布置方便對置氣缸式發(fā)動機對置氣缸式發(fā)動機（4）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A、整體

4、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。B、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。類型類型構造構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)質材料制用耐磨優(yōu)質材料制成氣缸套，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。（5）干式和濕式：）干式和濕式：

5、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、氣缸蓋、氣缸墊和氣缸蓋罩：二、氣缸蓋、氣缸墊和氣缸蓋罩：功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構成燃燒室。功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構成燃燒室。工作條件：因接觸高溫

6、燃氣，所以承受的熱負荷很大。工作條件：因接觸高溫燃氣，所以承受的熱負荷很大。材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金。材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，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氣缸墊氣缸墊A、功用：安裝在氣缸蓋和氣缸體之間，保證氣、功用：安裝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。B、材料：有彈性、耐熱性、耐壓性、材料：有彈性、耐熱性、耐壓性C、安裝時注意方向、安裝時注意方向三、油底殼：1、概念：氣缸體下部用來安裝曲軸的部分。2、作用：貯存機油并封閉曲軸箱。3、材料：薄鋼板沖壓桑

7、塔納發(fā)動機油底殼桑塔納發(fā)動機油底殼四、發(fā)動機的支承：1、三點支承：可布置成一前兩后或二前一后。2、四點支承：前后各有兩個支承點。2.3 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：1、功用：氣體壓力，驅使曲軸旋轉，組成燃燒室。、功用：氣體壓力，驅使曲軸旋轉，組成燃燒室。2、工作環(huán)境：高溫燃氣體接觸，周期性變化的氣體壓、工作環(huán)境：高溫燃氣體接觸，周期性變化的氣體壓 力和慣性力，散熱及潤滑條件差。力和慣性力，散熱及潤滑條件差。3、要求：、要求：（1）足夠的強度和剛度，特別是活塞環(huán)槽區(qū)域要求有）足夠的強度和剛度，特別是活塞環(huán)槽

8、區(qū)域要求有 較大的強度，以免活塞被擊碎。較大的強度，以免活塞被擊碎。（2）較小的質量，較小的慣性力。）較小的質量，較小的慣性力。（3）耐熱的活塞頂及彈性的活塞裙。）耐熱的活塞頂及彈性的活塞裙。（4）良好的導熱性和合理的熱膨脹性，以便有合理的）良好的導熱性和合理的熱膨脹性，以便有合理的安裝間隙。安裝間隙。（5）活塞與氣缸壁間有較小的摩擦系數(shù)。）活塞與氣缸壁間有較小的摩擦系數(shù)。4、材料：（、材料：（1）鋁硅合金：質量小）鋁硅合金：質量小 ，導熱性好；，導熱性好； （2）灰鑄鐵：）灰鑄鐵：5、結構：分為活塞頂部、頭部和裙部三部分。、結構：分為活塞頂部、頭部和裙部三部分。（1）活塞頂部）活塞頂部:是燃

9、燒室的組成部分，主要作用承受氣體壓力。是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體壓力?；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構簡單、制造容結構簡單、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：由活塞頂至最下面一道活塞環(huán)槽之間的）活塞頭部：由活塞頂至最下面一道

10、活塞環(huán)槽之間的部分。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、承受氣體作用力，并通過活塞銷傳給連桿。、承受氣體作用力，并通過活塞銷傳給連桿。2、安裝活塞環(huán)，并與活塞環(huán)共同起密封作用。、安裝活塞環(huán)，并與活塞環(huán)共同起密封作用。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：活塞活塞銷孔活塞頭部一般做得較厚，從活塞頂?shù)江h(huán)槽區(qū)的斷面變化要盡活塞頭部一般做得較厚，從活塞頂?shù)江h(huán)槽區(qū)的斷面變化要盡可能圓滑，過渡圓角可能圓滑，過渡圓角R應足夠大。應足夠大。有的發(fā)動機活塞在第一道環(huán)槽上面車出較環(huán)槽窄的隔熱槽。有的發(fā)

11、動機活塞在第一道環(huán)槽上面車出較環(huán)槽窄的隔熱槽。鋁合金活鋁合金活塞環(huán)槽部塞環(huán)槽部位鑄入由位鑄入由耐熱合金耐熱合金鋼制造的鋼制造的環(huán)槽護圈。環(huán)槽護圈。（3）活塞裙部：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部）活塞裙部：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部 分，包括銷座孔。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，并承受作用：對活塞在氣缸內(nèi)的往復運動起導向作用，并承受側壓力，防止破壞油膜。側壓力，防止破壞油膜。 為保持合理的密封和運動間隙，制造活塞時通常采取為保持合理的密封和運動間隙，制造活塞時通常采取下列措施：下列措施：A、沿活塞裙部高度方向上制成近似的圓錐形。、沿活塞裙部高度方向上制成近似的

12、圓錐形。B、將活塞裙部制成橢圓形，橢圓的長軸在垂直于銷座、將活塞裙部制成橢圓形，橢圓的長軸在垂直于銷座 孔軸線的方向上?？纵S線的方向上。C、活塞裙部開絕熱槽和膨脹槽。、活塞裙部開絕熱槽和膨脹槽。D、采用雙金屬活塞。、采用雙金屬活塞。其他保護措施：其他保護措施：在活塞裙部表面涂以保護層，可以改善鋁合金活塞的磨在活塞裙部表面涂以保護層，可以改善鋁合金活塞的磨合性：主要有鉛保護層、錫保護層、石墨保護層、磷化合性：主要有鉛保護層、錫保護層、石墨保護層、磷化保護層等。保護層等。（二）活塞環(huán)（二）活塞環(huán)具有彈性的開口環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)。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、

13、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，防止漏作用：保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸氣，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。壁，再由冷卻水將其帶走。切口切口氣環(huán)氣環(huán)氣環(huán)結構氣環(huán)結構開口間隙：開口間隙：背隙：背隙：側隙：側隙：氣環(huán)的密封作用：氣環(huán)的密封作用：第一密封面：活塞環(huán)直徑大于氣缸直徑，裝入后產(chǎn)生彈性貼緊在氣缸第一密封面：活塞環(huán)直徑大于氣缸直徑，裝入后產(chǎn)生彈性貼緊在氣缸壁上而形成；壁上而形成；加強密封：竄入環(huán)槽的少量氣體作用在環(huán)的背面（加強

14、密封：竄入環(huán)槽的少量氣體作用在環(huán)的背面（背隙處背隙處），加強了），加強了第一密封面作用；第一密封面作用；第二密封面：竄入環(huán)槽的少量氣體作用在環(huán)槽底面，形成第二密封面；第二密封面：竄入環(huán)槽的少量氣體作用在環(huán)槽底面，形成第二密封面；氣環(huán)的泵油作用氣環(huán)的泵油作用氣環(huán)的泵油作用演示氣環(huán)的泵油作用演示氣環(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)結構簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應用面廣；但有結構簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應用面廣；但有泵油作用泵油作用扭曲環(huán)扭曲環(huán)斷面不對稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲，減小泵斷面不對稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲，減小泵油作用，減輕磨損油作用，減輕磨損錐面

15、環(huán)錐面環(huán)減少了環(huán)與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，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；可形成油膜改善潤滑，但導熱有利于磨合和密封；可形成油膜改善潤滑，但導熱性差，不適用第一道環(huán)性差，不適用第一道環(huán)梯形環(huán)梯形環(huán)可將沉積在環(huán)中的結焦擠出，避免環(huán)折斷，且密封可將沉積在環(huán)中的結焦擠出，避免環(huán)折斷，且密封性較好；但加工困難，精度要求高性較好；但加工困難，精度要求高桶面環(huán)桶面環(huán)上下均可形成油膜，且對活塞的擺動適應性好，接上下均可形成油膜，且對活塞的擺動適應性好，接觸面小，利于密封，但外圓為凸圓弧形，加工困難觸面小，利于密封，但外圓為凸圓弧形，加工困難（2 2）油環(huán)）油環(huán)種類

16、普通油環(huán)組合式油環(huán)示意圖特點結構簡單，易加工，成本低結構簡單，易加工，成本低與汽缸壁接觸壓力高，適與汽缸壁接觸壓力高，適應性好，刮油效果強，但應性好，刮油效果強，但成本高成本高刮油片軸向襯環(huán)徑向襯環(huán)刮油片回油孔回油孔油環(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。氣體壓力傳遞給連桿。構造：構造： 活塞銷的內(nèi)孔形狀有圓柱形，兩段截錐活塞銷的內(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。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二、連桿組二、連桿組 連桿組包括連

17、桿、連桿軸瓦、連桿蓋、和連桿小端襯套等零件。是聯(lián)接活塞和曲軸，并將活塞的往復運動變成曲軸旋轉運動及傳遞動力的重要組件。連桿作用：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 的旋轉運動。連桿組件分解圖 2.連桿軸瓦 3.連桿螺栓 用于聯(lián)接連桿和連桿蓋。 一般采用優(yōu)質碳素鋼或優(yōu)質合金鋼并經(jīng)熱處理。安裝時分23次擰緊，并鎖住。 剖分式結構，它是在13mm的剛背的內(nèi)園面上澆鑄0.30.7mm的減摩合金而成。減摩合金有巴氏合金、銅鉛合金和錫鋁合金等。 第二節(jié)第二節(jié) 活塞連桿組活塞連桿組連桿大頭的連接形式平分式斜分式2.4 曲軸飛輪組曲軸飛輪組一、曲軸飛輪組的組成一、曲軸飛

18、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減振器扭轉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變?yōu)榕ぞ貙ν?、功用：把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵觥＿€用來驅動發(fā)動機的配氣機構及其他各種輔助輸出。還用來驅動發(fā)動機的配氣機構及其他各種輔助裝置。裝置。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、結構：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成。曲拐：由一個連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構成。曲柄曲柄 一、曲軸一、曲軸 曲軸的功用是將活塞的往復運動經(jīng)連桿轉變?yōu)榍S的旋轉運動，以對外輸出功率和驅動內(nèi)燃機各輔助裝置工作。曲軸由主軸頸、曲柄銷、曲柄、曲軸前端、曲軸后端和主軸承組成。第三節(jié)第三節(jié) 曲柄飛輪組曲柄飛輪組第三節(jié)第三節(jié) 曲柄飛輪組曲柄飛輪組曲軸的分類：整體式和組合式。曲軸的分類：整體式和組合式。優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點應用應用全支承曲軸全支承曲軸提高曲軸的剛度和提高曲軸的剛度和彎曲強度，減輕主彎曲強度，減輕主軸承的載荷軸承的載荷曲軸的