汽車(chē)構(gòu)造曲柄連桿機(jī)構(gòu)

關(guān)于汽車(chē)構(gòu)造曲柄連桿機(jī)構(gòu)第1頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三Ⅰ、教學(xué)目的及教學(xué)要求：了解曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用和受力情況；掌握機(jī)體組中各個(gè)零件的構(gòu)造特點(diǎn)和功用；掌握連桿組中各個(gè)部件的作用、材料、構(gòu)造特點(diǎn)；掌握曲軸飛輪組中的曲軸、飛輪的作用、材料、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。Ⅱ、教學(xué)內(nèi)容：曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用與組成、工作條件及受力分析，缸體與曲軸箱，氣缸與氣缸套，氣缸蓋與氣缸墊，油底殼、發(fā)動(dòng)機(jī)的支承、活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)、連桿、曲軸、飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器。Ⅲ、重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：是氣缸套、氣缸蓋、活塞、活塞環(huán)、曲軸構(gòu)造；難點(diǎn)：是缸體結(jié)構(gòu)形式。第2頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三機(jī)體組活塞連桿組曲軸飛輪組第3頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三2.1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(dòng)的機(jī)械能，再通過(guò)連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對(duì)外輸出動(dòng)力。二、組成

1、機(jī)體組

2、活塞連桿組

3、曲軸飛輪組第4頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、工作條件承受機(jī)械載荷：

1、氣體壓力、慣性力、離心力、摩擦力

2、汽車(chē)行駛中產(chǎn)生的沖擊力。第5頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三2.2機(jī)體組機(jī)體組組成：由氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋和氣缸墊等不動(dòng)件組成。曲軸箱氣缸體氣缸墊氣缸蓋氣缸油道和水道油底殼氣缸體上部的圓柱形空腔稱(chēng)為氣缸

第6頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、氣缸體與曲軸箱一汽奧迪100汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體1、氣缸體: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。第7頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三名稱(chēng)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(mén)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(chē)、富康轎車(chē)、桑塔納轎車(chē)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2、氣缸體的分類(lèi)：第8頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（2）根據(jù)冷卻方式不同1、水冷2、風(fēng)冷散熱片風(fēng)冷氣缸體和氣缸蓋2、氣缸體的分類(lèi)：第9頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（3）根據(jù)氣缸的排列方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易，但發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度和高度較大?？s短了機(jī)體的長(zhǎng)度和高度，增加了剛度，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量；形狀復(fù)雜，加工困難。2、氣缸體的分類(lèi)：第10頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三高度小，總體布置方便。對(duì)置氣缸式發(fā)動(dòng)機(jī)第11頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（4）整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體1、整體式氣缸體：氣缸直接鏜在氣缸體上。2、鑲嵌式氣缸體：氣缸套鑲嵌到氣缸體內(nèi)的氣缸。類(lèi)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(zhǎng)了氣缸體的使用壽命。2、氣缸體的分類(lèi)：第12頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（5）干缸套和濕缸套名稱(chēng)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。2、氣缸體的分類(lèi)：第13頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、曲軸箱1、概念：曲軸箱：氣缸體下部用來(lái)安裝曲軸的部分稱(chēng)為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來(lái)貯存潤(rùn)滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱(chēng)為油底殼。

2、結(jié)構(gòu)：上軸箱與氣缸體鑄成一體下軸箱貯存潤(rùn)滑油（油底殼）3、材料：薄鋼板沖壓桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼第14頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、氣缸蓋功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成燃燒室。材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金。工作條件：由于接觸溫度很高的燃?xì)?，所以承受的熱?fù)荷很大。第15頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋罩襯墊安裝火花塞第16頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、燃燒室名稱(chēng)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(jiǎn)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(zhǎng)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17頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（九）氣缸墊1、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。2、材料：有彈性、耐熱性、耐壓性3、安裝時(shí)注意方向第18頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三2.3活塞連桿組氣環(huán)油環(huán)活塞銷(xiāo)活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋第19頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（一）活塞1、功用：承受氣體壓力，并通過(guò)活塞銷(xiāo)和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。2、工作環(huán)境：高溫、散熱條件差；頂部工作溫度高達(dá)600~700K，且分布不均勻；高速，線(xiàn)速度達(dá)到10m/s，承受很大的慣性力?；钊敳砍惺茏罡呖蛇_(dá)3~5MPa（汽油機(jī)）的壓力，使之變形，破壞配合聯(lián)結(jié)。3、材料：鋁合金：質(zhì)量小導(dǎo)熱性好；灰鑄鐵

活塞應(yīng)具備的特點(diǎn)A剛度和強(qiáng)度應(yīng)足夠大，傳力可靠。B導(dǎo)熱性能好，耐高壓、高溫、磨損C質(zhì)量較小，盡可能減少往復(fù)慣性力第20頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、活塞的結(jié)構(gòu)（1）活塞頂部功用：是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體壓力。第21頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三活塞頂分類(lèi)形狀示意圖平頂凸頂凹頂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)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(mén)。第22頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（2）活塞頭部位置：第一道活塞槽與活塞銷(xiāo)孔之間的部分。氣環(huán)槽油環(huán)槽工作條件最?lèi)毫樱瑧?yīng)離頂部遠(yuǎn)些。 1、安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸、

2、防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)，

3、將頂部吸收的熱量通過(guò)活塞環(huán)傳給氣缸壁。作用：活塞銷(xiāo)孔第23頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（3）活塞裙部位置：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷(xiāo)座孔。

作用：對(duì)活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力，防治破壞油膜。第24頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三裙部表面的保護(hù)1）鍍錫油膜破壞時(shí)，起潤(rùn)滑作用；又可加速磨合作用。2）涂石墨(柴油機(jī)）易脆斷可加速磨合，自潤(rùn)滑。3）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(rùn)滑。第25頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（4）活塞形狀工作時(shí)，活塞受熱膨脹，由于銷(xiāo)座方向的金屬材料較多，所以膨脹量較大。所以在生產(chǎn)時(shí)先將活塞制成橢圓形，短軸在銷(xiāo)座軸方向。銷(xiāo)座方向裙部受側(cè)壓力的作用，導(dǎo)致活塞發(fā)生變形工作時(shí)向里變形桶形不受壓力的部分，去掉后可以減輕質(zhì)量。第26頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三開(kāi)槽活塞（汽油機(jī)）絕熱槽膨脹槽圓槽第27頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（二）活塞環(huán)

活塞環(huán)：是具有彈性的開(kāi)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(rùn)滑。

平均壽命：6萬(wàn)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28頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣環(huán)的泵油作用第29頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣環(huán)的泵油作用演示第30頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣環(huán)斷面形狀：形狀特點(diǎn)示意圖矩形環(huán) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、易于生產(chǎn)、應(yīng)用面廣扭曲環(huán)斷面不對(duì)稱(chēng)，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31頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（2）油環(huán)種類(lèi)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32頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三油環(huán)的刮油作用第33頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（三）活塞銷(xiāo)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(xiāo)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34頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三活塞銷(xiāo)的連接方式連桿活塞銷(xiāo)全浮式半浮式第35頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三活塞銷(xiāo)的偏置偏置的目的：使活塞從壓縮行程到作功行程柔和的從氣缸的一邊過(guò)渡到另一邊，減少敲缸的聲音。第36頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（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(dòng)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿組件分解圖第37頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的布置形式并列式主副式叉式第38頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三連桿軸瓦定位凸鍵油槽潤(rùn)滑減磨合金層第39頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三連桿大頭的連接形式平分式斜分式第40頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三

桑塔納轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪組第41頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三2.4曲軸飛輪組一、曲軸飛輪組的組成起動(dòng)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42頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、曲軸1、功用：把活塞連桿組傳來(lái)的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙?duì)外輸出。還用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)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43頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、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(gè)連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構(gòu)成。曲柄第44頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三曲軸的支承方式優(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(zhǎng)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(zhǎng)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)總體長(zhǎng)度有所減小主軸承載荷較大承受載荷較小的汽油機(jī)可以采用此種方式概念：

在相鄰的兩個(gè)曲拐之間都設(shè)置一個(gè)主軸頸的曲軸，稱(chēng)為全支承曲軸，否則稱(chēng)為非全支承曲軸。第45頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、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(dòng)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(dòng)機(jī)的前半部和后半部交替進(jìn)行。3）V型發(fā)動(dòng)機(jī)左右氣缸盡量交替作功。4）曲拐布置盡可能對(duì)稱(chēng)、均勻以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作平衡性好。發(fā)火間隔角=720/ii:為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)第46頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三（2）常見(jiàn)曲軸曲拐的布置1）四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置發(fā)火間隔角=720/4=180°第47頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三2）四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序點(diǎn)火順序：各缸完成同名行程的次序。發(fā)火次序也可是1-2-4-3第48頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三3）直列四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸曲拐布置發(fā)火間隔角=720/6=120°第49頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三

四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序第50頁(yè)，講稿共57頁(yè)，2023年5月2日，星期三四、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器（一）扭轉(zhuǎn)振動(dòng)自由扭轉(zhuǎn)振動(dòng)

強(qiáng)迫扭轉(zhuǎn)振動(dòng)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51頁(yè)，講稿共57頁(yè)，202