汽車曲柄連桿機(jī)構(gòu)

汽車曲柄連桿機(jī)構(gòu)第1頁/共61頁概述機(jī)體組活塞連桿組曲軸飛輪組第2頁/共61頁§2.1概述一、功用： 將燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動的機(jī)械能，再通過連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而對外輸出動力。二、組成：1、機(jī)體組2、活塞連桿組3、曲軸飛輪組第3頁/共61頁第4頁/共61頁§2.2機(jī)體組機(jī)體組組成：曲軸箱氣缸體氣缸墊氣缸蓋氣缸油道和水道油底殼第5頁/共61頁一、氣缸體：1、氣缸體:2、氣缸體的分類：

第6頁/共61頁名稱性能應(yīng)用

一般式（平分式）機(jī)體高度小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工拆卸。剛度和強(qiáng)度差。492Q汽油機(jī)，90系列柴油機(jī)。龍門式強(qiáng)度和剛度較好。工藝性差、結(jié)構(gòu)笨重、加工困難。捷達(dá)轎車、富康轎車、桑塔納轎車隧道式結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好。難加工、工藝性差、曲軸拆卸不方便。負(fù)荷較大的柴油機(jī)上。油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。氣缸體上曲軸的主軸承孔為整體式。（1）按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分為

第7頁/共61頁（2）根據(jù)冷卻方式不同A、水冷B、風(fēng)冷第8頁/共61頁（3）根據(jù)氣缸的排列方式結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，但發(fā)動機(jī)長度和高度較大?？s短了機(jī)體的長度和高度，增加了剛度，減輕了發(fā)動機(jī)的重量；形狀復(fù)雜，加工困難。第9頁/共61頁高度小，總體布置方便對置氣缸式發(fā)動機(jī)第10頁/共61頁（4）整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體A、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。類型構(gòu)造性能及應(yīng)用整體式氣缸直接鏜在氣缸體上強(qiáng)度和剛度好，能承受大負(fù)荷。成本高。鑲嵌式用耐磨優(yōu)質(zhì)材料制成氣缸套，再裝到一般材料制成的氣缸體內(nèi)。降低了制造成本，便于修理和更換氣缸套，延長了氣缸體的使用壽命。第11頁/共61頁（5）干式和濕式：名稱特點(diǎn)示意圖干缸套外壁不直接與冷卻水接觸。壁厚1~3mm。濕缸套外壁直接與冷卻水接觸。壁厚5~9mm。強(qiáng)度和剛度都較好，加工復(fù)雜，拆裝不便，散熱不良。散熱良好、冷卻均勻、加工容易。強(qiáng)度和剛度不如干缸套，易漏水。性能如何？第12頁/共61頁三、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(gòu)成燃燒室。工作條件：因接觸高溫燃?xì)猓猿惺艿臒嶝?fù)荷很大。材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金。第13頁/共61頁氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋罩襯墊安裝火花塞第14頁/共61頁燃燒室名稱特點(diǎn)示意圖應(yīng)用半球形結(jié)構(gòu)緊湊、火焰行程段、燃燒速率高、熱損失小、熱效率高桑塔納夏利富康楔形結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、散熱面積小、熱損失少；火花塞置于燃燒室最高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長切諾基盆形工藝性好、成本低、進(jìn)排氣效果不如半球形燃燒室捷達(dá)奧迪第15頁/共61頁氣缸墊A、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、漏水和漏油。B、材料：有彈性、耐熱性、耐壓性C、安裝時(shí)注意方向第16頁/共61頁第17頁/共61頁三、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(jī)油并封閉曲軸箱。3、材料：薄鋼板沖壓桑塔納發(fā)動機(jī)油底殼第18頁/共61頁四、發(fā)動機(jī)的支承：1、三點(diǎn)支承：可布置成一前兩后或二前一后。2、四點(diǎn)支承：前后各有兩個支承點(diǎn)。第19頁/共61頁§2.3活塞連桿組氣環(huán)油環(huán)活塞銷活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋第20頁/共61頁第21頁/共61頁一、活塞：1、功用：承受氣體壓力并通過活塞銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)；此外，活塞還與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。2、工作環(huán)境：活塞頂部直接與高溫燃?xì)馔诮佑|，活塞受周期性變化的氣體壓力和慣性力的作用且散熱及潤滑條件差。3、要求：（1）足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是活塞環(huán)槽區(qū)域要求有較大的強(qiáng)度，以免活塞被擊碎。（2）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。（4）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。（5）活塞與氣缸壁間有較小的摩擦系數(shù)。第22頁/共61頁4、材料：（1）鋁硅合金：質(zhì)量小導(dǎo)熱性好；（2）灰鑄鐵5、結(jié)構(gòu)：分為活塞頂部、頭部和裙部三部分。第23頁/共61頁第24頁/共61頁（1）活塞頂部:是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體壓力。

活塞頂分類形狀示意圖平頂凸頂凹頂結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、受熱面積小、應(yīng)力分布較均勻，多用在汽油機(jī)上。凸起呈球狀、頂部強(qiáng)度高，起導(dǎo)向作用、有利于改善換氣過程。凹坑的形狀、位置必須有利于可燃混合氣的燃燒；提高壓縮比，防止碰氣門。第25頁/共61頁（2）活塞頭部：由活塞頂至最下面一道活塞環(huán)槽之間的

部分。氣環(huán)槽油環(huán)槽工作條件最惡劣，應(yīng)離頂部遠(yuǎn)些。 1、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。

3、將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。作用：活塞銷孔第26頁/共61頁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R應(yīng)足夠大。有的發(fā)動機(jī)活塞在第一道環(huán)槽上面車出較環(huán)槽窄的隔熱槽。第27頁/共61頁為了保護(hù)和加強(qiáng)活塞環(huán)槽可在鋁合金活塞環(huán)槽部位鑄入由耐熱合金鋼制造的環(huán)槽護(hù)圈。第28頁/共61頁（3）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。

作用：對活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動起導(dǎo)向作用，并承受

側(cè)壓力，防止破壞油膜。第29頁/共61頁第30頁/共61頁

為使活塞在各種工況下均能與氣缸壁間保持合理的密封和運(yùn)動間隙，制造活塞時(shí)通常采取下列措施：

A、沿活塞裙部高度方向上制成近似的圓錐形。

B、將活塞裙部制成橢圓形，橢圓的長軸在垂直于銷座孔軸線的方向上。

C、活塞裙部開絕熱槽和膨脹槽。

D、采用雙金屬活塞。

其他保護(hù)措施：在活塞裙部表面涂以保護(hù)層，可以改善鋁合金活塞的磨合性：主要有鉛保護(hù)層、錫保護(hù)層、石墨保護(hù)層、磷化保護(hù)層等。第31頁/共61頁第32頁/共61頁活塞銷座孔的中心線一般位于活塞中心線的平面內(nèi)。但有些高速發(fā)動機(jī)將活塞銷座中心線向在做功行程承受側(cè)壓力的一面偏移ｅ＝1-2ｍｍ。第33頁/共61頁（二）活塞環(huán)是具有彈性的開口環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)。工作條件：高溫、高壓、高速、極難潤滑。平均壽命：6萬公里（1）氣環(huán)作用：保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并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。切口氣環(huán)第34頁/共61頁氣環(huán)的泵油作用第35頁/共61頁氣環(huán)的泵油作用演示第36頁/共61頁氣環(huán)斷面形狀：形狀特點(diǎn)示意圖矩形環(huán) 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應(yīng)用面廣扭曲環(huán)斷面不對稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲錐面環(huán)減少了環(huán)與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封。梯形環(huán)加工困難，精度要求高桶面環(huán)外圓為凸圓弧形第37頁/共61頁（2）油環(huán)種類普通油環(huán)組合式油環(huán)示意圖刮油片軸向襯環(huán)徑向襯環(huán)刮油片第38頁/共61頁油環(huán)的刮油作用第39頁/共61頁（三）活塞銷作用：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。構(gòu)造：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。第40頁/共61頁活塞銷的連接方式連桿活塞銷全浮式半浮式第41頁/共61頁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一邊過渡到另一邊，減少敲缸的聲音。第42頁/共61頁（四）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(fù)運(yùn)動變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。連桿組件分解圖第43頁/共61頁V型發(fā)動機(jī)連桿的布置形式并列式主副式叉式第44頁/共61頁連桿軸瓦定位凸鍵油槽潤滑減磨合金層第45頁/共61頁連桿大頭的連接形式平分式斜分式第46頁/共61頁§2.4曲軸飛輪組一、曲軸飛輪組的組成起動爪正時(shí)齒輪主軸瓦皮帶輪扭轉(zhuǎn)減振器飛輪飛輪螺栓曲軸第47頁/共61頁二、曲軸1、功用：把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵觥＿€用來驅(qū)動發(fā)動機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及其他各種輔助裝置。2、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。第48頁/共61頁3、結(jié)構(gòu)：前端軸連桿軸頸曲軸軸頸后端軸平衡重曲拐曲拐：由一個連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構(gòu)成。曲柄第49頁/共61頁曲軸的分類：整體式和組合式。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用全支承曲軸提高曲軸的剛度和彎曲強(qiáng)度，減輕主軸承的載荷曲軸的加工表面增多，主軸承數(shù)增多，使機(jī)體加長柴油機(jī)一般多采用此種支撐方式非全支承曲軸縮短了曲軸的長度，使發(fā)動機(jī)總體長度有所減小主軸承載荷較大承受載荷較小的汽油機(jī)可以采用此種方式曲軸的支承方式：在相鄰的兩個曲拐之間都設(shè)置一個主軸頸的曲軸，稱為全支承曲軸，否則稱為非全支承曲軸。第50頁/共61頁桑塔納轎車發(fā)動機(jī)曲軸飛輪組第51頁/共61頁三、曲拐的布置（1）一般規(guī)律1）各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。2）連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠(yuǎn)些，最好是在發(fā)動機(jī)的前半部和后半部交替進(jìn)行。3）V型發(fā)動機(jī)左右氣缸盡量交替作功。4）曲拐布置盡可能對稱、均勻以使發(fā)動機(jī)工作平衡性好。第52頁/共61頁（2）常見曲軸曲拐的布置1）四沖程四缸發(fā)動機(jī)曲拐布置第53頁/共61頁2）四沖程四缸發(fā)動機(jī)點(diǎn)火順序點(diǎn)火順序：各缸完成同名行程的次序。第54頁/共61頁3）直列四沖程六缸發(fā)動機(jī)曲軸曲拐布置第55頁/共61頁四沖程六缸發(fā)動機(jī)點(diǎn)火順序第56頁/共61頁四、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器（一）扭轉(zhuǎn)振動自由扭轉(zhuǎn)振動強(qiáng)迫扭轉(zhuǎn)振動共振功率損失、曲軸扭轉(zhuǎn)變形甚至扭斷、正時(shí)齒輪產(chǎn)生沖擊噪聲等臨界轉(zhuǎn)速：發(fā)生共振時(shí)的轉(zhuǎn)速第57頁/共61頁（二）扭轉(zhuǎn)減振器

皮帶盤慣性盤橡膠墊減振器圓盤皮帶輪轂曲軸前端功用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動的能量，消減扭轉(zhuǎn)振動。當(dāng)曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時(shí)，力圖保持等速轉(zhuǎn)動的慣性盤便與橡膠層發(fā)生了內(nèi)摩擦，從而消耗了扭轉(zhuǎn)振動的能量，消減了扭振。橡膠摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器