汽車(chē)構(gòu)造機(jī)體零件與曲柄連桿機(jī)構(gòu)2

1、汽車(chē)構(gòu)造機(jī)體零件與曲柄連桿機(jī)構(gòu).汽車(chē)構(gòu)造機(jī)體零件與曲柄連桿機(jī)構(gòu).汽車(chē)構(gòu)造機(jī)體零件與曲柄連桿機(jī)構(gòu).第二章機(jī)體與曲柄連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)歸納功用:曲柄連桿機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán),完成能量變換的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),用來(lái)傳達(dá)力和改變運(yùn)動(dòng)方式。工作中,曲柄連桿機(jī)構(gòu)在作功行程中把活塞的往來(lái)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),對(duì)外輸出動(dòng)力,而在其余三個(gè)行程中,即進(jìn)氣、壓縮、排氣行程中又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶃?lái)直線運(yùn)動(dòng)?？偟膩?lái)說(shuō)曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)借以產(chǎn)生并傳達(dá)動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。經(jīng)過(guò)它把燃料焚燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。工作條件:發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),曲柄連桿機(jī)構(gòu)直接與高溫高壓氣體接觸,曲軸的旋轉(zhuǎn)速度又很高,活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的線速度相當(dāng)大,同

2、時(shí)與可燃混雜氣和焚燒廢氣接觸,曲柄連桿機(jī)構(gòu)還碰到化學(xué)腐化作用,并且潤(rùn)滑困難?？梢?jiàn),曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作條件相當(dāng)惡劣,它要承受高溫、高壓、高速和化學(xué)腐化作用。組成:曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要零件能夠分為三組,機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。第二節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力解析與平衡一、曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力解析工作時(shí),作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)上的力和力矩主要有:(1氣缸內(nèi)作用于活塞頂部的氣體壓力。(2零件運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。(3各相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件表面的摩擦力。(4作用于曲軸上的工作阻力矩。上述力和力矩中,摩擦力取決于構(gòu)造、氣體壓力和慣性力對(duì)摩擦面形成的正壓力以及摩擦表面的狀況,作用于曲軸上的工作阻力矩,則取決于外界負(fù)荷。(一氣體壓力

3、氣缸內(nèi)作用于活塞頂部的氣體壓力是隨曲軸轉(zhuǎn)角而變化的。當(dāng)燃料在氣缸中著火焚燒后,氣缸內(nèi)的氣體壓力便迅速增添,直至活塞處于上止點(diǎn)稍后地址時(shí)達(dá)到極大值。工作中作用于活塞頂上的總壓力等于活塞上、下兩面氣體的壓力差與活塞頂面積的乘積,即P-P(D104P0z26q?=式中Pq作用在活塞頂上總的氣體壓力(N,D氣缸直徑(mm,Pz氣缸內(nèi)的氣體壓力,Po曲軸箱內(nèi)的氣體壓力,一般可視為等于大氣壓力(Pa。(二慣性力曲柄連桿機(jī)構(gòu)工作時(shí),活塞組在氣缸中往來(lái)運(yùn)動(dòng),其速度和方向都是變化的,因此會(huì)產(chǎn)生往來(lái)運(yùn)動(dòng)慣性力;而曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),又會(huì)使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)慣性力離心力。以上兩種慣性力與運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量成正比,且隨

4、著加速度規(guī)律而變化,所以先解析它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量。1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)主要在于認(rèn)識(shí)活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如圖,由于曲柄旋轉(zhuǎn)角速度變化不大,在研究曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí),將曲柄看作是等角速度旋轉(zhuǎn)。曲柄的瞬時(shí)地址則用曲柄與氣缸中心線的夾角表示。當(dāng)=0時(shí),曲柄與氣缸中心線重合,曲柄銷(xiāo)中心B處于B點(diǎn)處,活塞銷(xiāo)中心A處于A點(diǎn),這時(shí)活塞位于上止點(diǎn),當(dāng)=1800時(shí),曲柄又與氣缸中心線重合,曲柄銷(xiāo)中心B處于B點(diǎn),活塞銷(xiāo)中心相應(yīng)地處于A點(diǎn),這時(shí)活塞處于下止點(diǎn)。而當(dāng)曲柄銷(xiāo)為某值時(shí),連桿傾斜角為。(1活塞的位移。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí),活塞的位移為。設(shè)曲柄半徑為R,連桿長(zhǎng)度為L(zhǎng),=R/稱(chēng)L為

5、連桿比。則=R+L-Rcos-Lcos因=R/L=sin/sin222sinsin-=cos-=依據(jù)牛頓二項(xiàng)式定律,將上式睜開(kāi)-?-421sin2sin1cos4422一般=1/3-1/4所以從第三項(xiàng)今后可略去不計(jì)。則2sin1cos22-代人后=R(1+212sin2-cos=R(1-cos+4-(1cos2(2活塞的速度。將位移對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)數(shù)即可得活塞的速度sin22sin(Rdtdddxdtdx+=?=s/rad(60n2dtd活=塞(3的加速度。將速度對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù),便獲取活塞的加速度。cos2cos(Rdtddddtda2活塞的位移、+=?=速度和加速度如圖。圖中規(guī)定速度的方向是向著曲

6、軸中心為正,相反為負(fù),加速方向也是向著曲軸中心為正,相反為負(fù)。2.曲柄連桿機(jī)構(gòu)往來(lái)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量曲柄連桿機(jī)構(gòu)各零件,按其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可分為三組。(1活塞組。包含活塞、活塞環(huán)、活寒銷(xiāo)等,其質(zhì)量用ma表示。(2曲軸組。一般只考慮它的不平衡部分的質(zhì)量并把它換算到曲軸半徑R處,用mb表示。(3連桿組。包含連桿,連桿軸承、連桿螺栓等,其質(zhì)量用mc表示。它又能夠用兩個(gè)質(zhì)量取代。即mc=mca+mcb,mca=(0.20.4mcmcb=(0.60.8mc所以,我們便能夠用兩個(gè)集中質(zhì)量(mj集中在活塞銷(xiāo)中心,mr集中在曲柄銷(xiāo)中心來(lái)取代曲柄連桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量。mj=ma+mcamr=mb+mcb3.往來(lái)運(yùn)動(dòng)慣性力

7、Pj集中在活塞銷(xiāo)中心的質(zhì)量作周期性不等速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生往來(lái)運(yùn)動(dòng)慣性力。它的大小和方向都作周期性的變化。當(dāng)它用曲軸轉(zhuǎn)角。的函數(shù)表示時(shí).2j1j222jPP2cos(cos(2cos(cosP+=-+-=+-=-RmRmRmamjjjjPj1的變化周期是3600(曲軸旋轉(zhuǎn)一圈,稱(chēng)為第一級(jí)慣性力,而Pj2的變化周期是1800(曲軸旋轉(zhuǎn)半圈,稱(chēng)為第二級(jí)慣性力。Pj1和Pj2的變化曲線如圖。4.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)慣性力Prr是由集中在曲柄銷(xiāo)中心的質(zhì)量作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。一般能夠?yàn)榍缘冉撬俣刃D(zhuǎn),所以Pr的大小是不變的,而它的方向則與曲柄方向的變化一致。將慣性力Pr沿其作用線移至曲軸中心,并沿坐標(biāo)軸分解成兩個(gè)分力,這

8、兩個(gè)力也都是隨曲軸轉(zhuǎn)角而變化的,它加劇了內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)。旋轉(zhuǎn)慣性力還使零件和軸承產(chǎn)生附帶負(fù)荷,增添它們的磨損和交形。(三作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)上的協(xié)力作用在活塞銷(xiāo)上的協(xié)力Ph=Pq+Pj協(xié)力Ph可分解為兩個(gè)分力,即沿連桿軸線的分力PL和垂直于氣缸軸線的分力。N力是側(cè)壓力,它使活塞側(cè)面壓向氣缸壁,增添了活塞與氣缸壁的磨損。PL它將壓縮或拉伸連桿,并傳到曲柄銷(xiāo)上。再將力PL分解為兩個(gè)分力。沿曲柄半徑的法向力PT,與曲柄圓相切的切向力PR將法向力心上加兩個(gè)大小相等方向相反的PT力,則曲柄銷(xiāo)上的PT力和曲軸中心的PT力形成轉(zhuǎn)矩Me,用來(lái)戰(zhàn)勝曲軸的工作阻力矩。在曲軸中心的力PR和力PT的協(xié)力等于PL并作用于曲

9、軸主軸承。該力又可分為兩個(gè)力:垂直于氣缸軸線的力N和沿氣缸軸線的作使勁Ph。曲軸中心的力N平和缸壁上的力N又組成力偶MF,其方向與Me相反,稱(chēng)為反轉(zhuǎn)矩或推翻力矩。Me經(jīng)過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳到汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)輪上,而反轉(zhuǎn)矩MF則經(jīng)過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)體傳到發(fā)動(dòng)機(jī)支承點(diǎn)上。作用在曲軸中心的力Ph經(jīng)主軸承傳給曲軸箱。但因?yàn)樵跉飧變?nèi)氣體工作壓力不單作用于活塞頂,還作用于氣缸蓋。作用在氣缸蓋上的力Pq和作用于曲軸箱的力Ph方向相反而大小相差往來(lái)慣性力Pj。綜合以上狀況,曲柄連桿機(jī)構(gòu)工作時(shí)有以下未被平衡的自由力和力矩傳到機(jī)架的支承點(diǎn)上,它們是.一級(jí)往來(lái)慣性力Pj1。二級(jí)往來(lái)慣性力Pj2。不平衡部分旋轉(zhuǎn)慣性力Pr離心力。反

10、轉(zhuǎn)矩MF二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的力平衡內(nèi)燃機(jī)牢固工作時(shí),傳給其支承點(diǎn)的力大小和方向都不變,列以為是平衡的。但由子往來(lái)運(yùn)動(dòng)椒性力尸,和旋轉(zhuǎn)傾性力尸,以及反轉(zhuǎn)矩Mr等都隨曲軸轉(zhuǎn)角而琦期性地變化,造成傳給支承固定點(diǎn)的力也不斷交化,引起內(nèi)燃機(jī)工作不平衡,使它產(chǎn)生振動(dòng)和未受附帶載荷。議論曲柄連桿機(jī)構(gòu)的力平衡,就是盡可能使慣性力在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部獲取平衡,以減少振動(dòng)和減少附帶負(fù)荷。(一慣性力(Pj與PR的平衡1.單缸內(nèi)燃機(jī)對(duì)旋轉(zhuǎn)慣性力經(jīng)常是采納在曲柄銷(xiāo)相反的一側(cè)加平衡重而相互平衡。對(duì)往來(lái)慣性力的平衡比較主雜,需要平衡一級(jí)慣性力Pj1和二級(jí)慣性力Pj2。考感覺(jué)二級(jí)慣性力的數(shù)值為一級(jí)慣性力的1/31/4,為了簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu),多

11、數(shù)不去平衡,而對(duì)一級(jí)慣性力可采納以下舉措:(1利用所加平衡重旋轉(zhuǎn)慣性力沿氣缸軸線方向的分力來(lái)平衡往來(lái)慣性力Pj1。它只好使不平衡力減小而不能夠完整平衡,所以稱(chēng)為半平衡法。同時(shí),還存在著垂直于氣缸軸線的分力。(單軸平衡法。除了在曲軸上加平衡重外,再經(jīng)過(guò)曲軸軸端的齒輪帶動(dòng)另一軸以同樣的角速度旋轉(zhuǎn),該軸上也裝有平衡重。利用兩個(gè)平衡重的旋轉(zhuǎn)慣性力沿氣缸軸線的分力來(lái)平衡往來(lái)慣性力,而它們垂直于氣缸軸線的分力又相互抵消。但因?yàn)樵摱Σ辉谒貋?lái)線上,所以還產(chǎn)生不平衡的力矩。(3雙軸平衡法。兩根帶平衡重的附帶軸由曲軸齒輪經(jīng)過(guò)惰輪帶動(dòng),兩者旋向相反而與曲軸角速度相等。兩平衡重的旋轉(zhuǎn)慣性力在氣缸軸線上的協(xié)力正好與往

12、來(lái)慣性力平衡,且不會(huì)產(chǎn)生不平衡力矩,收效較好。利用近似原理,如要平衡二級(jí)慣性力,也能夠再配置兩根加平衡重的附帶軸,使它們的角速度為2,就能平衡二級(jí)慣性力,但這類(lèi)裝置機(jī)構(gòu)復(fù)雜,實(shí)質(zhì)上極少彩用。2.單列兩缸內(nèi)燃機(jī)。其曲柄互成1800,工作行程間隔1800或5400,它們的一、二級(jí)慣性力投影之和以及旋轉(zhuǎn)慣性力投影之和等于:2cos2180(2cos2cos0180cos(cos22202220221=-=+=+=RmRmPRmRmRPmrPrrRjjmjjRjjmj從力的平衡來(lái)看,只有二級(jí)慣性力沒(méi)有獲取平衡,從力矩平衡來(lái)看,在縱向平面內(nèi)還存在一級(jí)慣性力產(chǎn)生的力矩Mj1和旋轉(zhuǎn)慣性力的力矩Mr。ARmM

13、ARmMrrjj?=?=cos21如需要平衡這些節(jié)余的力和力矩,可采納單缸平衡的方法。一般除在曲柄上加平衡重外,為簡(jiǎn)化構(gòu)造,不再采納其余舉措。3.單列四缸內(nèi)燃機(jī)曲柄一般夾角為1800,工作次序?yàn)?-3-4-2,可視為由對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)兩缸內(nèi)燃機(jī)曲軸組成。在解析兩缸內(nèi)燃機(jī)時(shí),其Pj2、Mj1和Mr沒(méi)有平衡。在四缸內(nèi)燃機(jī)上由于對(duì)稱(chēng)部署,Mj1和Mr獲取了平衡,而二級(jí)慣性力卻因?yàn)橄嗉佣叜a(chǎn)重,2cos422RmPjj=。4.單列六缸內(nèi)燃機(jī)其曲軸曲柄夾角是1200,工作次序是1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-5。因?yàn)槭菍?duì)稱(chēng)布置,從整體來(lái)看,它的慣性力和力矩能夠以為是平衡的。(二保證平衡的技術(shù)舉措

14、因?yàn)橘Y料、加工和裝置等原由引起曲柄連桿機(jī)構(gòu)各零件的尺寸和重量存在著誤差,所以實(shí)質(zhì)平衡與理論設(shè)計(jì)的要求有矛盾。為了使兩者湊近,制造廠在生產(chǎn)零件和裝置內(nèi)燃機(jī)時(shí),要對(duì)運(yùn)動(dòng)零件進(jìn)行重量測(cè)定和精確的平衡。平時(shí)對(duì)曲軸和帶有離合器的飛輪進(jìn)行動(dòng)平衡,測(cè)出不平衡的力矩大小和其作用平面,今后在零件較重的部位去掉一部分金屬,使不平衡度達(dá)到同意值。在裝置活塞連桿組時(shí),一定對(duì)一組活塞和連桿逐一測(cè)定,重量差要在規(guī)定范圍內(nèi)。不然會(huì)由于重量差過(guò)大而影響內(nèi)燃機(jī)的平衡,引起較大的慣性力,加重曲軸和其余零件的磨損。嚴(yán)重時(shí)由于應(yīng)力過(guò)大,會(huì)發(fā)生斷軸等損壞事故。第三節(jié)機(jī)體組功用:機(jī)體是組成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架,是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ),

15、其內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的全部主要零件和附件,承受各種載荷。要求:所以,機(jī)體一定要有足夠的強(qiáng)度和剛度。組成:機(jī)體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋平和缸墊等零件組成。1.氣缸體功用:水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體,稱(chēng)為氣缸體曲軸箱,也可稱(chēng)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(chēng)為氣缸,下半部為支承曲軸的曲軸箱,其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多增強(qiáng)筋,冷卻水套和潤(rùn)滑油道等。要求:氣缸體應(yīng)擁有足夠的強(qiáng)度和剛度,依據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的地址不同樣,平時(shí)把氣缸體分為以下三種形式。(1一般式氣缸體其特色是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。這類(lèi)氣缸體的長(zhǎng)處是機(jī)體高度

16、小,重量輕,構(gòu)造緊湊,便于加工,曲軸拆裝方便;但其缺點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度較差(2龍門(mén)式氣缸體其特色是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的長(zhǎng)處是強(qiáng)度和剛度都好,能承受較大的機(jī)械負(fù)荷;但其缺點(diǎn)是工藝性較差,構(gòu)造粗笨,加工較困難。(3地道式氣缸體這類(lèi)形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式,采納轉(zhuǎn)動(dòng)軸承,主軸承孔較大,曲軸從氣缸體后部裝入。其長(zhǎng)處是構(gòu)造緊湊、剛度和強(qiáng)度好,但其缺點(diǎn)是加工精度要求高,工藝性較差,曲軸拆裝不方便。為了能夠賭氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作,一定對(duì)氣缸平和缸蓋進(jìn)行適合地冷卻。冷卻方法有兩種,一種是水冷,另一種是風(fēng)冷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸四周平和缸蓋中都加工有冷卻水套,并且氣缸體平和缸蓋冷卻水套

17、相通,冷卻水在水套內(nèi)不停循環(huán),帶走部分熱量,對(duì)氣缸平和缸蓋起冷卻作用?，F(xiàn)代汽車(chē)上基本都采納水冷多缸發(fā)動(dòng)機(jī),對(duì)于多缸發(fā)動(dòng)機(jī),氣缸的擺列形式?jīng)Q定了發(fā)動(dòng)機(jī)外型尺寸和構(gòu)造特色,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的剛度和強(qiáng)度也有影響,并關(guān)系到汽車(chē)的整體部署。依據(jù)氣缸的擺列方式不同樣,氣缸體還能夠分成單列式,V型和對(duì)置式三種。(1直列式發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列,一般是垂直部署的。單列式氣缸體構(gòu)造簡(jiǎn)單,加工簡(jiǎn)單,但發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度和高度較大。一般六缸以下發(fā)動(dòng)機(jī)多采納單列式。比方捷達(dá)轎車(chē)、富康轎車(chē)、紅旗轎車(chē)所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)均采納這類(lèi)直列式氣缸體。有的汽車(chē)為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的高度,把發(fā)動(dòng)機(jī)傾斜一個(gè)角度。(2V型氣缸排成兩列,左右兩列氣缸中心線的

18、夾角180,稱(chēng)為V型發(fā)動(dòng)機(jī),V型發(fā)動(dòng)機(jī)與直列發(fā)動(dòng)機(jī)比較,縮短了機(jī)體長(zhǎng)度和高度,增添了氣缸體的剛度,減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量,但加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度,且形狀較復(fù)雜,加工困難,一般用于8缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī),6缸發(fā)動(dòng)機(jī)也有采納這類(lèi)形式的氣缸體。(3對(duì)置式氣缸排成兩列,左右兩列氣缸在同一水平面上,即左右兩列氣缸中心線的夾角=180,稱(chēng)為對(duì)置式。它的特色是高度小,整體部署方便,有益于風(fēng)冷。這類(lèi)氣缸應(yīng)用較少。氣缸直接鏜在氣缸體上叫做整體式氣缸,整體式氣缸強(qiáng)度和剛度都好,能承受較大的載荷,這類(lèi)氣缸對(duì)材料要求高,成本高。若是將氣缸制造成單獨(dú)的圓筒形零件(即氣缸套,今后再裝到氣缸體內(nèi)。這樣,氣缸套采納耐磨的優(yōu)異資料制成,氣

19、缸體可用價(jià)格較低的一般資料制造,進(jìn)而降低了制造成本。同時(shí),氣缸套能夠從氣缸體中拿出,因此便于維修和更換,并可大大延長(zhǎng)氣缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。干式氣缸套的特色是氣缸套裝入氣缸體后,其外壁不直接與冷卻水接觸,而平和缸體的壁面直接接觸,壁厚較薄,一般為13mm。它擁有整體式氣缸體的長(zhǎng)處,強(qiáng)度和剛度都較好,但加工比較復(fù)雜,內(nèi)、表面面都需要進(jìn)行精加工,拆裝不方便,散熱不良。濕式氣缸套的特色是氣缸套裝入氣缸體后,其外壁直接與冷卻水接觸,氣缸套僅在上、下各有一圓環(huán)地帶平和缸體接觸,壁厚一般為59mm。它散熱優(yōu)異,冷卻平均,加工簡(jiǎn)單,平時(shí)只需要精加工內(nèi)表面,而與水接觸的表面面不需

20、要加工,拆裝方便,但缺點(diǎn)是強(qiáng)度、剛度都不如干式氣缸套好,并且簡(jiǎn)單產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。應(yīng)該采納一些防漏舉措。氣缸蓋與氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋安裝在氣缸體的上面,從上部密封氣缸并組成焚燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|,所以承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套,缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來(lái)冷卻焚燒室等高溫部分。構(gòu)造:缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門(mén)座,氣門(mén)導(dǎo)管孔,用于安裝進(jìn)、排氣門(mén),還有進(jìn)氣通道和排氣通道等。汽油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔,而柴油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔,用以安裝凸輪軸。資料:氣缸蓋一般采納

21、灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成,鋁合金的導(dǎo)熱性好,有益于提升壓縮比,所以最近幾年來(lái)鋁合金氣缸蓋被采納得愈來(lái)愈多。組成:氣缸蓋是焚燒室的組成部分,焚燒室的形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作影響很大,因?yàn)槠蜋C(jī)和柴油機(jī)的焚燒方式不同樣,其氣缸蓋上組成焚燒室的部分差別較大。汽油機(jī)的焚燒室主要在氣缸蓋上,而柴油機(jī)的焚燒室主要在活塞頂部的凹坑。這里只介紹汽油機(jī)的焚燒室,而柴油機(jī)的焚燒室放在柴油供給系里介紹。汽油機(jī)焚燒室常有的有三種形式:(1半球形焚燒室半球形焚燒室構(gòu)造緊湊,火花塞部署在燃燒室中央,火焰行程短,故焚燒速率高,散熱少,熱效率高。這類(lèi)焚燒室構(gòu)造上也同意氣門(mén)雙行擺列,進(jìn)氣口直徑較大,故充氣效率較高,固然使配氣機(jī)構(gòu)變得較復(fù)

22、雜,但有益于排氣凈化,在轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上被廣泛地應(yīng)用。(2楔形焚燒室楔形焚燒室構(gòu)造簡(jiǎn)單、緊湊,散熱面積小,熱損失也小,能保證混雜氣在壓縮行程中形成優(yōu)異的渦流運(yùn)動(dòng),有益于提升混雜氣的混雜質(zhì)量,進(jìn)氣阻力小,提升了充氣效率。氣門(mén)排成一列,使配氣機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,但火花塞置于楔形焚燒室高處,火焰流傳距離長(zhǎng)些,切諾基轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采納這類(lèi)形式的焚燒室。(3盆形焚燒室盆形焚燒室,氣缸蓋工藝性好,制造成本低,但因氣門(mén)直徑易受限制,進(jìn)、排氣收效要比半球形焚燒室差。捷達(dá)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、奧迪轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采納盆形焚燒室。氣缸墊氣缸墊裝在氣缸蓋平和缸體之間,其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封,防備漏氣,漏水和漏油。資料:氣缸墊的資料要

23、有一定的彈性,能補(bǔ)償結(jié)合面的不平度,以保證密封,同時(shí)要有好的耐熱性和耐壓性,在高溫高壓下不燒損、不變形。目前應(yīng)用很多的是銅皮棉構(gòu)造的氣缸墊,因?yàn)殂~皮棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮,壓緊時(shí)較之石棉不易變形。有的發(fā)動(dòng)機(jī)還采納在石棉中心用編織的綱絲網(wǎng)或有孔鋼板為骨架,兩面用石棉及橡膠粘結(jié)劑壓成的氣缸墊。裝置:安裝氣缸墊時(shí),第一要檢查氣缸墊的質(zhì)量和圓滿(mǎn)程度,全部氣缸墊上的孔要平和缸體上的孔對(duì)齊。其次要嚴(yán)格依聽(tīng)聞明書(shū)上的要求上好氣缸蓋螺栓。擰緊氣缸蓋螺栓時(shí),一定由中央對(duì)稱(chēng)地向四周擴(kuò)展的次序分23次進(jìn)行,最后一次擰緊到規(guī)定的力矩。3.油底殼氣缸體下部用來(lái)安裝曲軸的部位稱(chēng)為曲軸箱,曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲

24、軸箱與氣缸體鑄成一體,下曲軸箱用來(lái)積蓄潤(rùn)滑油,并封閉上曲軸箱,故又稱(chēng)為油底殼。油底殼受力很小,一般采納薄鋼板沖壓而成,其形狀取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的整體部署和機(jī)油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板,以防備汽車(chē)顛動(dòng)時(shí)油面顛簸過(guò)大。油底殼底部還裝有放油螺塞,平時(shí)放油螺塞上裝有永久磁鐵,以吸附潤(rùn)滑油中的金屬屑,減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊,防備潤(rùn)滑油泄露。第三節(jié)活塞連桿組活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)、連桿、連桿軸瓦等組成。一.活塞功用:活塞的功用是承受氣體壓力,并經(jīng)過(guò)活塞銷(xiāo)傳給連桿驅(qū)遣曲軸旋轉(zhuǎn),活塞頂部仍是焚燒室的組成部分。工作條件:活塞在高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑不良的條件下工作?；钊苯优c高

25、溫氣體接觸,瞬時(shí)溫度可達(dá)2500K以上,所以,受熱嚴(yán)重,而散熱條件又很差,所以活塞工作時(shí)溫度很高,頂部高達(dá)600700K,且溫度散布很不平均;活塞頂部承受氣體壓力很大,特別是作功行程壓力最大,汽油機(jī)高達(dá)35MPa,柴油機(jī)高達(dá)69MPa,這就使得活塞產(chǎn)生沖擊,并承受側(cè)壓力的作用;活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度(812m/s往來(lái)運(yùn)動(dòng),且速度在不停地變化,這就產(chǎn)生了很大的慣性力,使活塞碰到很大的附帶載荷?；钊谶@類(lèi)惡劣的條件下工作,會(huì)產(chǎn)生變形并加速磨損,還會(huì)產(chǎn)生附帶載荷和熱應(yīng)力,同時(shí)碰到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐化作用。要求:(1要有足夠的剛度和強(qiáng)度,傳力靠譜;(2導(dǎo)熱性好,耐高壓、耐高溫、耐磨損;(3質(zhì)量小,重量輕,

26、盡可能減小往來(lái)慣性力。鋁合金資料基本上知足上面的要求,所以,活塞一般都采納高強(qiáng)度鋁合金,但在一些低速柴油機(jī)上采納高級(jí)鑄鐵或耐熱鋼。構(gòu)造:活塞可分為三部分,活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部。1.活塞頂部活塞頂部承受氣體壓力,它是焚燒室的組成部分,其形狀、地址、大小都和焚燒室的詳盡形式有關(guān),都是為知足可燃混雜氣形成和焚燒的要求,其頂部形狀可分為四大類(lèi),平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞和成型頂活塞。平頂活塞頂部是一個(gè)平面,構(gòu)造簡(jiǎn)單,制造簡(jiǎn)單,受熱面積小,頂部應(yīng)力散布較為平均,一般用在汽油機(jī)上,柴油機(jī)極少采納。凸頂活塞頂部突出呈球頂形,其頂部強(qiáng)度高,起導(dǎo)向作用,有益于改進(jìn)換氣過(guò)程,二行程汽油機(jī)常采納凸頂活塞。

27、凹頂活塞頂部呈凹陷形,凹坑的形狀和地址一定有益于可燃混雜氣的焚燒,有雙渦流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。2.活塞頭部活塞頭部指第一道活塞環(huán)槽到活塞銷(xiāo)孔以上部分。它有數(shù)道環(huán)槽,用以安裝活塞環(huán),起密封作用,又稱(chēng)為防漏部。柴油機(jī)壓縮比高,一般有四道環(huán)槽,上部三道安裝氣環(huán),下部安裝油環(huán)。汽油機(jī)一般有三道環(huán)槽,此中有兩道氣環(huán)槽和一道油環(huán)槽,在油環(huán)槽底面上鉆有很多徑向小孔,使被油環(huán)從氣缸壁上刮下的機(jī)油經(jīng)過(guò)這些小孔流回油底殼。第一道環(huán)槽工作條件最?lèi)毫?一般應(yīng)離頂部較遠(yuǎn)些?；钊敳课盏臒崃恐饕彩墙?jīng)過(guò)防漏部通過(guò)活塞環(huán)傳給氣缸壁,再由冷卻水傳出去?？傊?活塞頭部的作用除了用來(lái)安裝活塞環(huán)外,還有密封作用和傳熱作

28、用,與活塞環(huán)一起密封氣缸,防備可燃混雜氣漏到曲軸箱內(nèi),同時(shí)還將(7080%的熱量經(jīng)過(guò)活塞環(huán)傳給氣缸壁3.活塞裙部活塞裙部指從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分,它包含裝活塞銷(xiāo)的銷(xiāo)座孔。活塞裙部對(duì)活塞在氣缸內(nèi)的往來(lái)運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用,并承受側(cè)壓力。裙部的長(zhǎng)短取決于側(cè)壓力的大小和活塞直徑。所謂側(cè)壓力是指在壓縮行程和作功行程中,作用在活塞頂部的氣體壓力的水均分力使活塞壓向氣缸壁。壓縮行程和作功行程氣體的側(cè)壓力方向正好相反,因?yàn)榉贌龎毫Υ蟠蟾哂趬嚎s壓力,所以,作功行程中的側(cè)壓力也大大高于壓縮行程中的側(cè)壓力?；钊共砍惺軅?cè)壓力的兩個(gè)側(cè)面稱(chēng)為推力面,它們處于與活塞銷(xiāo)軸線相垂直的方向上。構(gòu)造特色:(1橢圓形為了使

29、裙部雙側(cè)承受氣體壓力并與氣缸保持小而安全的縫隙,要求活塞在工作時(shí)擁有正確的圓柱形。但是,因?yàn)榛钊共康暮穸群懿黄骄?活塞銷(xiāo)座孔部分的金屬厚,受熱膨脹量大,沿活塞銷(xiāo)座軸線方向的變形量大于其余方向。其他,裙部承受氣體側(cè)壓力的作用,致使沿活塞銷(xiāo)軸向變形量較垂直活塞銷(xiāo)方向大。這樣,若是活塞冷態(tài)時(shí)裙部為圓形,那么工作時(shí)活塞就會(huì)變?yōu)橐粋€(gè)橢圓,使活塞與氣缸之間圓周縫隙不相等,造成活塞在氣缸內(nèi)卡住,發(fā)動(dòng)機(jī)就沒(méi)法正常工作。所以,在加工時(shí)早先把活塞裙部做成橢圓形狀。橢圓的長(zhǎng)軸方向與銷(xiāo)座垂直,短軸方向沿銷(xiāo)座方向。這樣活塞工作時(shí)趨近正圓。(2階梯形、錐形活塞沿高度方向的溫度很不平均,活塞的溫度是上部高、下部低,膨脹量

30、也相應(yīng)是上部大、下部小。為了使工作時(shí)活塞上下直徑趨于相等,即為圓柱形,就一定早先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。(3隔熱槽與膨脹槽為了減小活塞裙部的受熱量,平時(shí)在裙部開(kāi)橫向的隔熱槽,為了補(bǔ)償裙部受熱后的變形量,裙部開(kāi)有縱向的膨脹槽。槽的形狀有T形或形槽。橫槽一般開(kāi)在最下一道環(huán)槽的下邊,裙部上面沿銷(xiāo)座的雙側(cè)(也有開(kāi)在油環(huán)槽之中的,以減小頭部熱量向裙部傳遞,故稱(chēng)為隔熱槽。豎槽會(huì)使裙部擁有必然的彈性,進(jìn)而使活塞裝置時(shí)與氣缸間擁有盡可能小的縫隙,而在熱態(tài)時(shí)又擁有補(bǔ)償作用,不致造成活塞在氣缸中卡死,故將豎槽稱(chēng)為膨脹槽。裙部開(kāi)豎槽后,會(huì)使其開(kāi)槽的一側(cè)剛度變小,在裝置時(shí)應(yīng)使其位于作功行程中承受側(cè)壓力較小的

31、一側(cè)。柴油機(jī)活塞受力大,裙部一般不開(kāi)槽。(4減少重量有些活塞為了減少重量,在裙部開(kāi)孔或把裙部不受側(cè)壓力的兩邊切去一部分,以減小慣性力,減小銷(xiāo)座周邊的熱變形量,形成拖板式活塞或短活塞,拖板式構(gòu)造裙部彈性好,質(zhì)量小,活塞與氣缸的配合縫隙較小,適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。(5減小熱膨脹為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量,有些汽油機(jī)活塞在活塞裙部或銷(xiāo)座內(nèi)嵌入鋼片。恒范鋼片式活塞的構(gòu)造特色是,因?yàn)楹惴朵摓楹?3%36%的低碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的1/10，而銷(xiāo)座經(jīng)過(guò)恒范鋼片與裙部相連，管束了裙部的熱膨脹變形量。（6）減小敲缸有的汽油機(jī)上，活塞銷(xiāo)孔中心線是偏離活塞中心線平面的，向作功行程中受主側(cè)壓力的一方

32、偏移了12mm。這類(lèi)構(gòu)造可使活塞在從壓縮行程到作功行程中較為輕柔地從壓向氣缸的一面過(guò)渡到壓向氣缸的另一面，以減小敲缸的聲音。在安裝時(shí)，這類(lèi)活塞銷(xiāo)偏置的方向不能夠裝反，不然換向敲擊力會(huì)增大，使裙部受損。二活塞環(huán)活塞環(huán)包含氣環(huán)和油環(huán)。功用：氣環(huán)：密封、防漏、傳熱。油環(huán)：刮油、布油、密封。工作環(huán)境：高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑不良（加劇磨損）。要求：耐磨、耐熱、擁有高強(qiáng)度和高沖擊韌度。資料：合金鑄鐵，第一道環(huán)鍍多孔性鉻。可積蓄潤(rùn)滑油，工作原理：張口圓環(huán)；外直徑大于氣缸內(nèi)直徑；隨活塞裝入；靠彈力壓緊氣缸壁；第一密封面（第一道76%p，第二道20%p，第三道7.6%p；汽油機(jī)2道，柴油機(jī)3道，環(huán)越多越好嗎？）

33、；第二密封面；第三密封面；（經(jīng)過(guò)切口泄露）切口錯(cuò)開(kāi)組成“迷宮”式封氣裝置；注意：燃?xì)庵饕?jīng)過(guò)切口泄露入曲軸箱，所以，切口的形狀和安裝縫隙對(duì)內(nèi)燃機(jī)的工作性能有很大影響。過(guò)大：漏氣嚴(yán)重，功率降落。過(guò)小：卡死或折斷。切口種類(lèi)：直角：工藝好，密封差。階梯：密封好，工藝差。斜切口：介于上述之間。二行程用：帶防轉(zhuǎn)銷(xiāo)。氣環(huán)斷面：矩形：常用，工藝性和導(dǎo)熱收效好。但“泵油作用”強(qiáng)。扭曲環(huán)：目前發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛應(yīng)用。內(nèi)園切去一部分，產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)的彈性?xún)?nèi)力，工作時(shí)環(huán)產(chǎn)生顯然的斷面傾斜。提高了表面接觸應(yīng)力，防備了“泵油作用”，增強(qiáng)了密封性，易于磨合，并有刮油布油作用。注意不能夠裝反（內(nèi)切口向上，外切口向下）。錐形環(huán)：改進(jìn)環(huán)

34、的磨合性，斜面產(chǎn)生油膜，環(huán)在油膜上滑過(guò)。減少磨損。11梯形環(huán)：自潔作用強(qiáng)，作功行程作用在環(huán)上的氣體壓力的水均分力使環(huán)壓緊缸壁而增強(qiáng)密封。所以即便環(huán)失掉彈性，依舊能保持優(yōu)異的密封性。柴油機(jī)上作第一環(huán)。桶面環(huán)：增強(qiáng)柴油機(jī)上作第一環(huán)，能夠產(chǎn)生雙油楔作用，對(duì)氣缸的適應(yīng)性和對(duì)活塞偏擺的適應(yīng)性較好。有益于密封。但凸圓弧面加工困難。油環(huán)：作用：刮油和布油。種類(lèi)：組合油環(huán)和整體油環(huán)。三活塞銷(xiāo)（有圖）功用：1、連接。2、傳力。工作狀況：周期沖擊、潤(rùn)滑條件差、磨損。資料要求：低碳鋼或低碳合金鋼，表面滲碳、精磨拋光。安裝：過(guò)渡配合，安裝時(shí)先把鋁活塞放在7090水或油中加熱，今后裝入。四連桿功用：1、連接2、傳力（拉

35、壓）3、改變運(yùn)動(dòng)性質(zhì)（往來(lái)旋轉(zhuǎn)）。工作狀況：周期性搖動(dòng)和慣性力。資料要求：中碳鋼或合金鋼模鍛或輥鍛。構(gòu)造：1、小頭、桿身（油道）、大頭2、連桿軸瓦定位凹坑、配對(duì)記號(hào)。3、平切口和斜切口（便于拆卸）。4、連桿螺栓，優(yōu)異鋼材鑄造，23次擰緊。安裝：連桿在工作中碰到慣性力的拉伸，在切口方向有較大的橫向分力。所以一定采納靠譜的定位舉措。1、止口定位：工藝簡(jiǎn)單，但定位不行靠。2、套筒定位：定位靠譜，但工藝要求較高。3、鋸齒定位：定位靠譜，構(gòu)造緊湊，但對(duì)齒距的公差要求嚴(yán)格。軸瓦：滑動(dòng)軸承，采納特別合金，減少磨損，提升承載能力。V型發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿共同連接一個(gè)曲柄銷(xiāo)。對(duì)應(yīng)兩個(gè)氣缸。它有三種形式：（P69）1）并

36、列連桿：連桿完整通用，左右缸的運(yùn)動(dòng)完整同樣，缺點(diǎn)是兩缸的軸線要沿曲軸方向錯(cuò)開(kāi)。因此使曲軸長(zhǎng)度增添，剛度降低。2）叉型連桿：機(jī)體構(gòu)造緊湊，左右缸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致。缺點(diǎn)是連桿工藝性差，連12桿的大頭剛度和強(qiáng)度差。3）主輻連桿：構(gòu)造緊湊，不增添發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度。兩缸運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同樣。第三節(jié)曲軸飛輪組一曲軸功用：承受連桿傳達(dá)的力產(chǎn)生力矩；對(duì)外輸出轉(zhuǎn)矩。工作環(huán)境：離心力、氣體壓力、往來(lái)慣性力波折載荷沖擊載荷、高速旋轉(zhuǎn)、磨損。要求：足夠剛度強(qiáng)度、工作表面耐磨、潤(rùn)滑優(yōu)異。構(gòu)造：1、前端軸2、中部（主軸頸、曲柄銷(xiāo)、曲柄）直列：曲柄銷(xiāo)數(shù)=氣缸數(shù)V型：曲柄銷(xiāo)數(shù)=1/2氣缸數(shù)轉(zhuǎn)矩扭轉(zhuǎn)載荷。3、后端。曲軸中部：支承：全支承（

37、主軸頸比曲柄銷(xiāo)多一個(gè)）和非全支承。全支承特色：提升曲軸的剛度和波折強(qiáng)度，減少主軸頸的載荷。缺點(diǎn)是加工表面增加，主軸承增加，使得機(jī)體加長(zhǎng)。柴油機(jī)多用全支承。多缸機(jī)曲軸有整體式和組合式兩種。資料：曲軸受力復(fù)雜，要求制造資料強(qiáng)度高、沖擊韌性好、耐磨性高。符合要求的資料有：中碳鋼、中碳合金鋼。耐磨性高：摩擦表面經(jīng)高頻淬火和滲氮辦理，最后經(jīng)過(guò)精磨處理。曲柄是主軸頸和曲柄銷(xiāo)連接部分，也是曲軸受力最復(fù)雜、構(gòu)造最薄弱的環(huán)節(jié)。此處應(yīng)力集中嚴(yán)重，為此多采納過(guò)渡圓角連接。離心凈化室：曲柄銷(xiāo)中空，目的有二：1、減小質(zhì)量和離心力。2、凈化潤(rùn)滑油。曲軸平衡：平衡用來(lái)平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡的力和力矩。一般加材料或去資料。如：菲亞特C40N使用加資料法。4缸加4塊，六缸加4、6、8塊。曲軸前端：安裝正時(shí)齒輪（配氣）、有的驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇和水泵、油封和甩油盤(pán)（注意：外斜面向后安裝）