汽車概論-第3章-發(fā)動(dòng)機(jī)之曲柄連桿機(jī)構(gòu)

7/31/20231曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用熱能機(jī)械能燃?xì)鈮毫?/p>

轉(zhuǎn)矩連桿活塞曲軸7/31/20232曲柄連桿機(jī)構(gòu)能量轉(zhuǎn)換熱能

轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能向工作機(jī)構(gòu)輸出機(jī)械能7/31/20233曲柄連桿機(jī)構(gòu)工作過程將活塞頂上的燃?xì)鈮毫D(zhuǎn)變?yōu)榍S轉(zhuǎn)矩7/31/20234曲柄連桿機(jī)構(gòu)的組成1、機(jī)體組

氣缸體曲軸箱氣缸套氣缸蓋氣缸墊油底殼等2、活塞連桿組

活塞活塞環(huán) 活塞銷連桿等3、曲軸飛輪組

曲軸飛輪等7/31/202357/31/202367/31/202377/31/202381.機(jī)體組的功用

機(jī)體組是發(fā)動(dòng)機(jī)的支架是各機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)的裝配機(jī)體氣缸蓋密封氣缸、形成燃燒室機(jī)體與氣缸蓋內(nèi)水套—冷卻系統(tǒng)機(jī)體與氣缸蓋內(nèi)油道—潤(rùn)滑系統(tǒng)7/31/20239（1）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度、耐磨損和耐腐蝕、適當(dāng)冷卻（以免損壞和變形）發(fā)動(dòng)機(jī)中最大的零件承受拉、壓、彎、扭等機(jī)械負(fù)荷承受高溫燃?xì)夂艽蟮臒嶝?fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)大部分零件安裝在機(jī)體上（2）力求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕盡量減小整機(jī)的重量（發(fā)動(dòng)機(jī)最大的零件）加強(qiáng)肋（減小質(zhì)量、保證剛度與強(qiáng)度）（3）機(jī)體材料一般高強(qiáng)度灰鑄鐵、鋁合金合金鑄鐵

機(jī)體工作條件、要求及材料7/31/202310

氣缸的排列方式（發(fā)動(dòng)機(jī)形式）直列式V型式對(duì)置式7/31/202311氣缸W型式大眾W12由兩個(gè)夾角為15°的V6發(fā)動(dòng)機(jī)，以72°的夾角組成擁有5.6升的排量

7/31/202312A8L6.0及其W12發(fā)動(dòng)機(jī)

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氣缸的結(jié)構(gòu)形式（氣缸套）（1）無氣缸套式優(yōu)點(diǎn)：縮短氣缸中心距，減小機(jī)體尺寸質(zhì)量機(jī)體剛度大、工藝性好缺點(diǎn)：耐磨合金鑄鐵成本高無氣缸套式鋁合金缸體氣缸表面鍍鉻，提高耐磨性

7/31/202314干式缸套灰鑄鐵或鋁合金缸體可卸干式缸套（2）干式缸套式1~37/31/202315（3）濕式缸套式普通鑄鐵或鋁合金缸體AB環(huán)帶：徑向定位凸緣C：軸向定位缸套頂面略高于缸體平面：0.05~0.15mm密封圈：下部1~3道密封圈ABC0.05~0.155~97/31/202316干、濕式缸套比較和冷卻水直接接觸與缸體配合較松壁厚5～9mm

不直接和冷卻水接觸與缸體緊配合壁厚1～3mm

缸套材料：合金鑄鐵或合金鋼7/31/2023177/31/2023186.水冷和風(fēng)冷氣缸體（1）水冷氣缸體利用水套中的冷卻水流過高溫零件的周圍帶走多余熱量7/31/202319缸體與曲軸箱分開鑄缸體和缸蓋鑄有散熱片如有風(fēng)扇可加強(qiáng)散熱（2）風(fēng)冷氣缸體7/31/202320氣缸蓋

1.氣缸蓋的組成

密封氣缸上部形成燃燒室冷卻水套與缸體水套相通

設(shè)有進(jìn)排氣座、氣門導(dǎo)管孔設(shè)有進(jìn)排氣通道汽油機(jī)缸蓋：設(shè)有火花塞座孔柴油機(jī)缸蓋：設(shè)有噴油器座孔7/31/202321氣缸蓋氣缸蓋示意圖氣缸蓋實(shí)物7/31/2023225.燃燒室（1）燃燒室基本要求結(jié)構(gòu)經(jīng)湊：（表面積/容積）要小，減小熱損失，提高熱效率能增大進(jìn)氣門直徑或進(jìn)氣道通道面積：增加進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和功率能在壓縮行程終點(diǎn)產(chǎn)生擠氣渦流：以提高混合氣燃燒速度，保證混合氣充分燃燒汽油機(jī)燃燒室：應(yīng)保證火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x最短，以防止發(fā)生不正常燃燒柴油機(jī)燃燒室：應(yīng)與燃油噴射、空氣渦流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行良好配合7/31/202323（2）汽油機(jī)燃燒室楔形盆形半球形7/31/202324（3）柴油機(jī)燃燒室①直噴式燃燒室ω形燃燒室球形燃燒室7/31/202325②分開式燃燒室渦流燃燒室預(yù)燃燃燒室噴油器噴油器渦流室預(yù)燃室7/31/202326直噴式燃燒室燃燒室容積集中于活塞頂上的燃燒室凹坑內(nèi)7/31/202327渦流燃燒室空氣被擠入渦流室形成強(qiáng)烈有規(guī)則渦流運(yùn)動(dòng)大部分柴油在渦流室內(nèi)燃燒形成二次渦流混合燃燒7/31/202328思考題（續(xù)）1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用和組成？2.氣缸體的結(jié)構(gòu)形式及概念比較?3.氣缸的三種排列方式及特點(diǎn)?4.比較干式和濕式缸套的特點(diǎn)?5.機(jī)體組由哪些零件組成？

6.汽油機(jī)和柴油機(jī)燃燒室的種類？課外7/31/202329

活塞連桿組

活塞活塞環(huán)活塞銷連桿組曲軸飛輪組

活塞

活塞環(huán)

活塞銷

連桿組

7/31/202330活

塞

活塞功用

（1）承受氣缸中的燃?xì)鈮毫Γ?）將燃?xì)庾饔昧νㄟ^活塞銷和連桿傳給曲軸，推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)（3）參與組成燃燒室7/31/202331工作條件：高溫、高壓、高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)

要求：活塞的質(zhì)量要小，可以減小慣性力；熱膨脹系數(shù)要小，減小受熱時(shí)的變形；導(dǎo)熱性好，防止活塞過熱，發(fā)生損壞；耐磨性好，防止在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中大量磨損。

材料：常用鋁合金制造，質(zhì)量小，導(dǎo)熱性好，但是熱膨脹系數(shù)大，高溫下，強(qiáng)度和硬度下降很快。有的柴油機(jī)采用高級(jí)鑄鐵或耐熱鋼制造。7/31/202332成型方法鑄造：高溫強(qiáng)度下降較小、成本低，易出現(xiàn)氣孔、縮松等鑄造缺陷。

鍛造：強(qiáng)度比鑄造高、導(dǎo)熱性較好，適用于強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)，制造成本高。7/31/202333

活塞構(gòu)造活塞頂部活塞頭部活塞裙部7/31/202334（1）活塞頂部（燃燒室組成部分）汽油機(jī)多采用平頂、有些采用凹頂二沖程汽油機(jī)多用凸頂柴油機(jī)多采用各種各樣的凹坑凸頂凹坑平頂凹頂7/31/202335（2）活塞頭部（活塞環(huán)槽以上部位）承受氣體壓力將熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁與活塞環(huán)實(shí)現(xiàn)氣缸密封①主要作用7/31/202336環(huán)槽環(huán)槽護(hù)圈可保護(hù)和加強(qiáng)鋁合金活塞環(huán)槽隔熱槽(有時(shí))

使部分熱流轉(zhuǎn)向二、三環(huán)②主要結(jié)構(gòu)氣環(huán)油環(huán)熱負(fù)荷較高發(fā)動(dòng)機(jī)采用7/31/202337（3）活塞裙部（活塞環(huán)槽以下部位）①功用

②橢圓變形

為活塞導(dǎo)向和承受側(cè)壓力燃?xì)鈮毫κ谷共繌澢冃蝹?cè)壓力使銷座軸線方向增大熱變形使銷座軸線方向增大7/31/202338活塞裙部橢圓形冷態(tài)下把活塞加工成裙部斷面為長(zhǎng)軸垂直于活塞銷方向的橢圓形7/31/202339組合式曲軸由單元曲拐組合裝配方便制造和更換結(jié)構(gòu)復(fù)雜拆裝不便曲柄臂兼作主軸頸單元曲拐滾動(dòng)軸承(主軸承)配用隧道式機(jī)體概念特點(diǎn)7/31/202356②按主軸頸數(shù)分類全支承曲軸相鄰兩個(gè)曲拐間都有主軸頸抗彎曲能力強(qiáng)可減輕主軸頸載荷概念主軸頸多加工面多曲軸和機(jī)體較長(zhǎng)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)7/31/202357非全支承曲軸主軸頸數(shù)少于全支承曲軸概念缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)與全支承曲軸恰好相反7/31/202358（3）曲軸前端曲軸帶輪空調(diào)壓縮機(jī)動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵張緊輪導(dǎo)向輪發(fā)電機(jī)曲軸正時(shí)齒形帶輪曲軸鏈輪凸輪軸正時(shí)齒形帶輪水泵機(jī)油泵7/31/202359曲軸前端驅(qū)動(dòng)7/31/202360（4）曲軸后端曲軸帶輪曲軸正時(shí)齒形帶輪曲軸鏈輪安裝飛輪用凸緣飛輪7/31/202361（5）曲軸潤(rùn)滑機(jī)油機(jī)體油道主軸承主軸頸曲軸油孔連桿軸承連桿軸頸7/31/202362（1）直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)發(fā)火間隔角720?/4=180?工作順序1-3-4-21-2-4-314321-42-3180?7/31/202363工作循環(huán)表（1-3-4-2）曲軸轉(zhuǎn)角(°)第一缸第二缸第三缸第四缸0~180排氣壓縮進(jìn)氣180~360排氣進(jìn)氣壓縮360~540進(jìn)氣壓縮排氣540~720壓縮進(jìn)氣排氣作功作功作功作功7/31/202364（2）直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)發(fā)火間隔角720?/6=120?工作順序1-5-3-6-2-41-4-2-6-3-514321-63-4120?562-57/31/202365工作循環(huán)表（1-5-3-6-2-4）曲軸轉(zhuǎn)角(?)

第一缸第二缸第三缸第四缸第五缸第六缸0~1800~60排氣壓縮進(jìn)氣60~120壓縮排氣120~180進(jìn)氣180~360180~240排氣壓縮240~300

進(jìn)氣300~360壓縮排氣360~540360~420進(jìn)氣420~480排氣壓縮480~540進(jìn)氣540~720540~600壓縮排氣600~660進(jìn)氣660~720作功作功作功作功作功作功7/31/202366（3）V8發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)發(fā)火間隔角720?/8=90?工作順序R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1R1R1-L190?R4

R3

R2

L1L4

L3

L2

R2-L2R3-L3R4-L47/31/202367工作循環(huán)表（R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2）曲軸轉(zhuǎn)角(o)

R1R2R3R4L1L2L3L40~1800~90壓縮進(jìn)氣排氣90~180排氣進(jìn)氣壓縮180~360180~270排氣壓縮進(jìn)氣270~360進(jìn)氣壓縮排氣360~540360~450進(jìn)氣排氣壓縮450~630壓縮進(jìn)氣排氣540~720540~630壓縮進(jìn)氣排氣630~720排氣壓縮進(jìn)氣作功作功作功作功作功作功作功作功7/31/2