02曲柄連桿機(jī)構(gòu)

第2章曲柄連桿機(jī)構(gòu)2024/10/8第2章曲柄連桿機(jī)構(gòu)2.1概述2.2機(jī)體組2.3活塞連桿組2.4曲軸飛輪組2024/10/821.1概述1.功用和組成曲柄連桿機(jī)構(gòu)是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的主要機(jī)構(gòu)。其功用是把燃?xì)庾饔迷诨钊斆嫔系膲毫D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，向工作機(jī)械輸出機(jī)械能；同時(shí)將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。組成：機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組三部分組成。機(jī)體組主要由氣缸體、氣缸套、氣缸蓋、氣缸墊、曲軸箱及油底殼等組成；活塞連桿組主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿等；曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪等組成。2.1概述2.工作特點(diǎn)高溫高壓高速化學(xué)腐蝕2.1概述3.曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力1）氣體作用力做功行程壓縮行程2）摩擦力2.1概述3.曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力3）往復(fù)慣性力與離心力向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力Fj離心力Fc2.1概述在這些力的作用下，曲柄連桿機(jī)構(gòu)（包括機(jī)體組）各有關(guān)零件受到壓縮、拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)作用。為保證工作可靠，減少磨損，在結(jié)構(gòu)上必須采取相應(yīng)的措施。2.2機(jī)體組組成：氣缸體、氣缸蓋、氣缸蓋襯墊、油底殼2.2機(jī)體組一、氣缸體水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體與曲軸箱常鑄成一體，簡稱氣缸體，氣缸體內(nèi)孔一般鑲?cè)霘飧滋?，其?nèi)表面形成氣缸工作表面。有的水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體象風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體一樣，將氣缸體與上曲軸箱（其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間）分開鑄造，而把油底殼稱之為下曲軸箱。1.氣缸體性能要求氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的基體和骨架，發(fā)動(dòng)機(jī)的所有零件幾乎都安裝在氣缸體上，并且承受高溫高壓氣體作用力，因而要求氣缸體具有足夠的強(qiáng)度和剛度。為減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的整體重量，還要求氣缸體結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕。2.2機(jī)體組一、氣缸體2.氣缸體結(jié)構(gòu)形式2.2機(jī)體組一、氣缸體3.氣缸冷卻方式a)水冷式b)風(fēng)冷式1—?dú)飧左w2—水套3—?dú)飧咨w4—燃燒室5—?dú)飧讐|6—散熱片2.2機(jī)體組一、氣缸體4.氣缸套的作用與形式（1）作用：汽缸表面耐磨性要求高，同時(shí)為了減少材料的浪費(fèi)，廣泛采用鑲?cè)敫左w內(nèi)的汽缸套，形成工作表面。缸套可使用耐磨性較好的合金鑄鐵或合金鋼制造。鋁合金缸體必須使用缸套。2.2機(jī)體組一、氣缸體4.氣缸套的作用與形式（2）形式：1）干式缸套過盈壓配在氣缸體內(nèi)孔中特點(diǎn)：2）濕式缸套結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.氣缸套2.水套3.氣缸體4.密封圈2.2機(jī)體組一、氣缸體5.多缸發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸布置形式有三種形式：直列式、V型和對(duì)置式；其中常用的有兩種：直列式（多用于六缸以下的發(fā)動(dòng)機(jī)）；V型（多用于六缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī)。a）直列式b）V型c）水平對(duì)置式2.2機(jī)體組二、氣缸蓋與氣缸墊1.氣缸蓋作用：密封氣缸上部；與活塞頂、氣缸壁共同構(gòu)成燃燒室；為其他零部件提供安裝位置。要求：耐高溫、高壓；耐腐蝕；足夠的剛度和強(qiáng)度2.2機(jī)體組二、氣缸蓋與氣缸墊1.氣缸蓋材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵；鋁合金壓鑄造組成：氣缸蓋上有進(jìn)、排氣門座及氣門導(dǎo)管和進(jìn)、排氣門通道等。氣缸蓋內(nèi)有與氣缸體相通的冷卻水套、燃燒室、火花塞座孔(汽油機(jī))或噴油器座孔(柴油機(jī))等2.2機(jī)體組二、氣缸蓋與氣缸墊1.氣缸蓋分類：單體式氣缸蓋塊狀式氣缸蓋整體式氣缸蓋氣缸蓋罩位于氣缸蓋上部，起封閉和防塵作用。它一般由薄鋼板沖壓而成，上設(shè)機(jī)油加注口和曲軸箱通風(fēng)口等。2.2機(jī)體組二、氣缸蓋與氣缸墊2.汽油機(jī)燃燒室a）浴盆形b）楔形c）半球形d）多球形e）篷形2.2機(jī)體組二、氣缸蓋與氣缸墊3.氣缸墊裝配在氣缸體與氣缸蓋之間的密封件。作用：用來保持氣缸密封不漏氣，保持由機(jī)體流向氣缸蓋的冷卻液和機(jī)油不泄漏。要求：足夠的強(qiáng)度耐熱、耐腐蝕一定的彈性拆裝方便，能重復(fù)使用。2.2機(jī)體組二、氣缸蓋與氣缸墊3.氣缸墊材料與結(jié)構(gòu)一種是金屬—石棉氣缸墊(右圖a至d)目前應(yīng)用較多的有兩種氣缸墊另一種為純金屬氣缸墊，由單層或多層金屬片(低碳鋼或銅)制成。為加強(qiáng)密封，在氣缸孔、水道孔和機(jī)油通道孔周圍沖有彈性凸紋(圖e)，利用凸紋的彈性變形實(shí)現(xiàn)密封。2.2機(jī)體組二、氣缸蓋與氣缸墊4.氣缸蓋螺栓的擰緊次序：由里向外、均勻?qū)ΨQ、分2~3次進(jìn)行，最后一次用扭力扳手按維修手冊(cè)規(guī)定的數(shù)值擰緊。豐田佳美3S-FE發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋螺栓的拆、裝順序2.2機(jī)體組三、油底殼作用：是貯存機(jī)油并封閉曲軸箱。一般為薄鋼板沖壓而成，有的發(fā)動(dòng)機(jī)為達(dá)到良好的散熱效果，采用帶有散熱肋片的鋁合金鑄造而成的輕金屬油底殼。安裝有散熱器的BMW

E9X系列原廠油底殼三點(diǎn)支承四點(diǎn)支承2.2機(jī)體組四、發(fā)動(dòng)機(jī)的支承發(fā)動(dòng)機(jī)通過氣缸體和飛輪殼或變速器殼體上的支撐支承在車架上，一般采用三點(diǎn)支承或四點(diǎn)支承兩種方式。三點(diǎn)支承可布置成一前二后或二前一后；四點(diǎn)支承則前后各有兩個(gè)支承點(diǎn)。1—前支承2—后支承3—橡膠墊圈4—縱向拉桿2.3活塞連桿組作用：將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩，最終驅(qū)動(dòng)汽車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。組成：活塞、連桿、活塞環(huán)、活塞銷2.3活塞連桿組一、活塞1.作用：承受氣缸中可燃混合氣燃燒產(chǎn)生的壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿驅(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：高溫、散熱條件差：頂部工作溫度高達(dá)600-700K；活塞頂部承受壓力最高可達(dá)3~6MPa（汽油機(jī)）。柴油機(jī)最大值6～9MPa，增壓可達(dá)13～15MPa。高速：線速度達(dá)到10～14m/s，承受很大的慣性力。2.3活塞連桿組一、活塞3.材料：鋁合金：質(zhì)量小、導(dǎo)熱性好—汽車普遍采用的！灰鑄鐵：個(gè)別柴油機(jī)用高級(jí)鑄鐵或耐熱鋼。4.鋁活塞的成形方法鑄造鍛造液態(tài)模鍛活塞應(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2.3活塞連桿組一、活塞5.結(jié)構(gòu)：活塞頂部活塞頭部活塞裙部1—活塞頂部

2—活塞頭部

3—活塞環(huán)4—活塞銷座5—活塞銷6—活塞銷鎖環(huán)7—活塞裙部8—加強(qiáng)肋9—環(huán)槽2.3活塞連桿組一、活塞5.結(jié)構(gòu)：1）活塞頂部是燃燒室的組成部分，用來承受氣體壓力。因而常制成不同的形狀，活塞頂?shù)男螤钆c選用的燃燒室形狀有關(guān)。平頂：受熱面積小，廣泛采用。凹頂：高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)為了防止碰撞氣門，也可用凹坑的深度來調(diào)整壓縮比。凸頂：與半球形燃燒室配用。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)常用。2.3活塞連桿組一、活塞5.結(jié)構(gòu)：2）活塞頭部：由活塞頂至最下面一道活塞環(huán)槽之間的部分稱為活塞頭。作用：是承受氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿，防止漏氣，將熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁?；钊^切有若干環(huán)槽，用以安裝活塞環(huán)。2.3活塞連桿組一、活塞5.結(jié)構(gòu)：2）活塞頭部活塞環(huán)槽的散熱活塞環(huán)槽護(hù)圈2.3活塞連桿組一、活塞5.結(jié)構(gòu)：3）活塞裙部：活塞環(huán)槽以下的所有部分稱為活塞裙部。作用：是引導(dǎo)活塞在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和承受側(cè)壓力?；钊鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向（說明裙部長度不能過短，否則活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)擺頭）承受側(cè)壓力（說明裙部應(yīng)有一定的剛度和承壓面積）。2.3活塞連桿組一、活塞5.結(jié)構(gòu)：3）活塞裙部：活塞環(huán)槽以下的所有部分稱為活塞裙部。裙部類型：a)全裙式活塞

b)半拖板式活塞

c)拖板式活塞活塞行程短的轎車發(fā)動(dòng)機(jī)多采用拖板式活塞或半拖板式活塞；載貨車用汽油機(jī)或柴油機(jī)常采用全裙式活塞。2.3活塞連桿組一、活塞5.結(jié)構(gòu)：3）活塞裙部機(jī)械變形：燃?xì)鈮毫ψ饔迷诨钊斏?，?dǎo)致銷座彎曲變形，裙部擠壓變形；熱變形：銷座附近金屬堆積，受熱后熱膨脹量大。a）彎曲變形b）擠壓變形c）銷座熱變形d）裙部綜合變形圖19活塞裙部的橢圓變形2.3活塞連桿組一、活塞5.結(jié)構(gòu)：4）活塞銷座用以安裝活塞銷。在銷座孔兩端有卡環(huán)槽，用以安裝卡環(huán)。2.3活塞連桿組一、活塞6.活塞的變形及采取的相應(yīng)措施（1）變形原因：熱膨脹、側(cè)壓力和氣體壓力。（2）變形規(guī)律：1）活塞的熱膨脹量大于氣缸的膨脹量，使配缸間隙變小。因活塞溫度高于氣缸壁，且鋁合金的膨脹系數(shù)大于鑄鐵；2）活塞自上而下膨脹量由大而小。因溫度上高下低，壁厚上厚下薄；2.3活塞連桿組一、活塞6.活塞的變形及采取的相應(yīng)措施（2）變形規(guī)律：3）裙部周向近似橢圓形變化，長軸沿銷座孔軸線方向。因銷座處金屬量多而膨脹量大，以及側(cè)壓力作用的結(jié)果。圖20

活塞裙部的變形2.3活塞連桿組一、活塞6.活塞的變形及采取的相應(yīng)措施（3）結(jié)構(gòu)措施：1）活塞縱斷面制成上小下大的截錐形。圖21

活塞頭部形狀示意圖圖22

錐形裙部活塞示意圖2.3活塞連桿組一、活塞6.活塞的變形及采取的相應(yīng)措施（3）結(jié)構(gòu)措施：2）活塞橫斷面制成橢圓形，長軸垂直于銷座孔軸線方向，即側(cè)壓力方向。銷座處凹陷0.5mm～1.0mm。圖23

橢圓活塞示意圖2.3活塞連桿組一、活塞6.活塞的變形及采取的相應(yīng)措施（3）結(jié)構(gòu)措施：3）裙部開絕熱—膨脹槽（“T”形或“π”形槽），其中橫槽叫絕熱槽，豎槽叫膨脹槽。圖24

開槽活塞2.3活塞連桿組一、活塞6.活塞的變形及采取的相應(yīng)措施（3）結(jié)構(gòu)措施：4）采用雙金屬活塞：即在活塞裙部或銷座內(nèi)嵌鑄入鋼片，以減少裙部的膨脹量。

恒范鋼片式：活塞銷座通過恒范鋼片與裙部相連，而恒范鋼片（含鎳33%～36%）的膨脹系數(shù)僅為鋁合金的十分之一。這樣，使裙部膨脹量大為減少。圖25

恒范鋼片活塞2.3活塞連桿組一、活塞6.活塞的變形及采取的相應(yīng)措施（3）結(jié)構(gòu)措施：4）采用雙金屬活塞：

筒形鋼片式：澆鑄時(shí)，將鋼筒夾在鋁合金中（圖27），冷凝時(shí)鋼筒內(nèi)外側(cè)的鋁合金分別產(chǎn)生“收縮縫隙”和拉應(yīng)力。工作時(shí)因要先消除“收縮縫隙”和拉應(yīng)力而膨脹量減小。圖27

鑲筒形鋼片活塞2.3活塞連桿組一、活塞7.冷態(tài)敲缸現(xiàn)象：活塞裝配時(shí)應(yīng)留有間隙。冷態(tài)裝配間隙若無或過小，則由于活塞工作時(shí)的機(jī)械變形和熱變形時(shí)裙部直徑增大，容易拉傷氣缸壁（又稱拉缸），輕則造成漏氣、竄機(jī)油，重則活塞卡死。由于冷態(tài)裝配間隙的存在，活塞工作時(shí)側(cè)壓力方向的交替變化，活塞越過上止點(diǎn)時(shí)，時(shí)而是活塞的次推力面?zhèn)龋▔嚎s行程時(shí)貼緊氣缸壁的一側(cè)）貼緊氣缸壁，時(shí)而是活塞的主推力面?zhèn)龋ㄗ鞴π谐虝r(shí)貼緊氣缸壁的一側(cè)）貼緊氣缸壁，形成金屬敲缸聲音，加劇裙部磨損。顯然，發(fā)動(dòng)機(jī)冷車時(shí)敲缸現(xiàn)象嚴(yán)重。2.3活塞連桿組一、活塞7.冷態(tài)敲缸現(xiàn)象：減輕冷態(tài)敲缸現(xiàn)象的主要結(jié)構(gòu)措施:1)活塞銷偏置：偏向主推力面?zhèn)?~2mm，可使活塞在到達(dá)最高壓力前就平穩(wěn)地從壓向汽缸的一面過渡到另一面，避免峰值壓力時(shí)刻過渡，因而可以減輕敲缸現(xiàn)象，但增加了裙部尖角處的磨損，常見于汽油機(jī)?；钊N偏置時(shí)的工作情況2.3活塞連桿組一、活塞7.冷態(tài)敲缸現(xiàn)象：減輕冷態(tài)敲缸現(xiàn)象的主要結(jié)構(gòu)措施:2)減少冷態(tài)裝配間隙：

通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)措施，制成反橢圓裙部斷面，牽制裙部工作時(shí)的熱變形，從而在保證活塞工作時(shí)不拉缸的前提下減小活塞配缸間隙，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)冷車敲缸現(xiàn)象。裙部綜合變形2.3活塞連桿組一、活塞8.活塞的表面處理：進(jìn)行不同的活塞表面處理，可以提高表面的各項(xiàng)性能。對(duì)活塞頂進(jìn)行硬模陽極氧化處理，形成高硬度的耐熱層，增大熱阻，減少活塞頂部的吸熱量；對(duì)活塞裙部鍍錫或鍍鋅，可以避免在潤滑不良的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)拉缸現(xiàn)象，也可以起到加速活塞與氣缸的磨合作用。在活塞裙部涂覆石墨，石墨涂層可以加速磨合過程，可使裙部磨損均勻，在潤滑不良的情況下可以避免拉缸。。2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)分成氣環(huán)和油環(huán)兩大類。作用：氣環(huán)：密封（防止燃?xì)饴┤肭S箱），是主要作用。傳熱（將活塞頂部70%~80%的熱量傳導(dǎo)給氣缸壁）。油環(huán)潤滑（氣缸壁上鋪油膜）；刮油（氣缸壁上多余機(jī)油刮落回曲軸箱）；輔助密封。2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)工作特點(diǎn)：（1）高溫、高壓、高速，潤滑不良，磨損嚴(yán)重；（2）交變的彎曲應(yīng)力要求：（1）足夠的強(qiáng)度、沖擊韌性；（2）耐高溫（第1道氣環(huán)）、耐磨。材料：（1）一般用合金鑄鐵，少數(shù)高速強(qiáng)化柴油機(jī)用鋼片環(huán)（以提高彈力和沖擊韌性）；（2）第1道氣環(huán)的工作表面一般都鍍上鉻（硬度高，并能儲(chǔ)存少量機(jī)油，以改善潤滑條件）；（3）其余氣環(huán)一般鍍錫（鑄鋁活塞）或磷化（鍛鋁活塞）（以改善磨合性能）。2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（1）活塞環(huán)三隙：1）開口間隙（端隙）：是活塞環(huán)裝入氣缸后開口處的間隙。一般為0.25mm～0.50mm；2）側(cè)隙（邊隙）：是環(huán)高方向上與環(huán)槽之間的間隙。第一道0.04mm～0.10mm；其它氣環(huán)0.03mm～0.07mm。油環(huán)一般側(cè)隙較小，0.025mm～0.07mm3）背隙：是活塞環(huán)背面與環(huán)槽底部間的間隙。0.5mm～1mm圖37

活塞環(huán)的間隙

1-氣缸；2-活塞環(huán)；3-活塞；△1-開口間隙；△2-側(cè)隙；△3-背隙2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（1）活塞環(huán)三隙：側(cè)隙外圓面?zhèn)让鎯?nèi)圓面環(huán)高開口端面端隙徑向間隙開口徑向厚度2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（2）氣環(huán)密封原理：氣環(huán)可能漏氣的通道有3條：環(huán)面與氣缸壁；環(huán)與環(huán)槽面間；開口端處。1）第一密封面的建立：環(huán)在自由狀態(tài)下，環(huán)外徑＞缸徑，裝缸后在其彈力F1作用下與缸壁壓緊，形成第一密封面。2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（2）氣環(huán)密封原理：氣環(huán)可能漏氣的通道有三條：環(huán)面與氣缸壁；環(huán)與環(huán)槽面間；開口端處。2）第二密封面的建立：活塞環(huán)在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生慣性力Pj，與缸壁間產(chǎn)生摩擦力F，以及側(cè)隙有氣體壓力F2，在這三個(gè)力的共同作用下，使環(huán)靠在環(huán)槽的上側(cè)或下側(cè)，形成第二密封面。PjFP1F2F12.3活塞連桿組二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（2）氣環(huán)密封原理：氣環(huán)可能漏氣的通道有三條：環(huán)面與氣缸壁；環(huán)與環(huán)槽面間；開口端處。3）氣環(huán)的第二次密封：竄入背隙和側(cè)隙的氣體，使環(huán)對(duì)缸壁和環(huán)槽進(jìn)一步壓緊，加強(qiáng)了第一、二密封面的密封。PjFP1F2F12.3活塞連桿組二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（2）氣環(huán)密封原理：注意以下兩點(diǎn)：1）第一密封面很重要，若失效，則第二密封面建立不起來，因此氣環(huán)裝入氣缸時(shí)產(chǎn)生的初始彈力F1很重要。2）由右下圖可知，第一道氣環(huán)的初始彈力F1要求最小，隨后的幾道氣環(huán)的初始彈力F1大小要求依次遞增。2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（3）氣環(huán)切口形狀：直角切口：工藝性好，密封效果差；階梯切口：密封好，工藝性差；斜切口：介于中間，但套裝時(shí)尖角易折斷；帶防轉(zhuǎn)銷釘槽切口：方向不可裝反。常見于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（4）氣環(huán)的斷面形狀：1）矩形環(huán)：結(jié)構(gòu)簡單，與缸壁接觸面積大，散熱好，但易泵油。“泵油”作用原理：泵油作用是很有害的，必須設(shè)法消除。（方法：采用非矩形斷面的扭曲環(huán)）2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（4）氣環(huán)的斷面形狀：2）扭曲環(huán)：將矩形環(huán)內(nèi)圓上方或外圓下方切成臺(tái)階或倒角而成。作用：減小了泵油作用安裝：內(nèi)上切扭曲環(huán)裝入第一道環(huán)槽，外下切扭曲環(huán)裝入第二、三道環(huán)槽。2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（4）氣環(huán)的斷面形狀：2）扭曲環(huán)：作用原理：當(dāng)活塞環(huán)裝入氣缸后，環(huán)受到壓縮產(chǎn)生彎曲變形，斷面中性層以外產(chǎn)生拉應(yīng)力、中性層以外產(chǎn)生壓應(yīng)力，矩形環(huán)由于中性層內(nèi)外斷面不對(duì)稱，使F1和F2不在同一平面內(nèi)，從而形成力偶M，在力偶的作用下，活塞環(huán)發(fā)生微量的扭曲變形。2.3活塞連桿組在做功行程中，巨大的燃?xì)鈮毫ψ饔糜诃h(huán)的上側(cè)面和內(nèi)圓面，足以克服環(huán)的彈性內(nèi)力使環(huán)不再扭曲，整個(gè)外圓面與氣缸壁接觸，這時(shí)扭曲環(huán)的工作特點(diǎn)與矩形環(huán)相同。扭曲環(huán)工作示意圖二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（4）氣環(huán)的斷面形狀：2）扭曲環(huán)：在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，扭曲環(huán)發(fā)生扭曲，其上下側(cè)面與環(huán)槽的上下側(cè)面相接觸，防止環(huán)在環(huán)槽內(nèi)上下竄動(dòng)，消除了泵油現(xiàn)象，減輕了環(huán)對(duì)環(huán)槽的沖擊而引起的磨損。2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)1.氣環(huán)（4）氣環(huán)的斷面形狀：3）錐形環(huán)：上行時(shí)能形成油膜，下行有良好的刮油作用，具有良好的耐磨性；方向不可裝反，否則竄油。優(yōu)缺點(diǎn)同扭曲環(huán)，但仍有“泵油”現(xiàn)象。它使用在高速柴油機(jī)和汽油機(jī)的第二三道氣環(huán)。4）桶面環(huán)：與氣缸壁凸圓弧面接觸。環(huán)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，均能形成楔形油膜。

2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)2.油環(huán)油環(huán)分為普通油環(huán)和組合油環(huán)2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)2.油環(huán)1）普通單體油環(huán)。一般用合金鑄鐵制造，因?yàn)橛铜h(huán)的內(nèi)圓面基本上沒有氣體力的作用，所以槽孔式油環(huán)的刮油能力主要靠油環(huán)自身的彈力。為了減小環(huán)與氣缸壁的接觸面積，增大接觸壓力，在環(huán)的外圓面上加工出環(huán)形集油槽，形成上下兩道刮油唇，在集油槽底加工有回油孔。由上下刮油唇刮下來的機(jī)油經(jīng)回油孔和活塞上的回油孔流回油底殼。這種油環(huán)結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低。刮油原理如圖。2.3活塞連桿組二、活塞環(huán)2.油環(huán)2）組合鋼片式油環(huán)。由上、下刮片和軌形撐簧組合而成。撐簧不僅使刮片與氣缸壁貼緊，而且還使刮片與環(huán)槽側(cè)面貼緊。優(yōu)點(diǎn)是接觸壓力大，既可增強(qiáng)刮油能力，又能防止上竄機(jī)油。另外，上下刮片能單獨(dú)動(dòng)作，因此對(duì)氣缸失圓和活塞變形的適應(yīng)能力強(qiáng)。但鋼帶組合油環(huán)需用優(yōu)質(zhì)鋼制造，成本高。在高速汽油機(jī)上普遍采用。圖37組合油環(huán)1-上刮片2-襯簧3-下刮片4-活塞2.3活塞連桿組三、活塞銷作用：連接活塞和連桿小頭，傳遞動(dòng)力。要求：1）足夠的剛度、強(qiáng)度和沖擊韌性；2）表面耐磨；3）質(zhì)量小。材料與工藝：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）等截面圓柱形：易加工，但質(zhì)量大；2）兩段截錐形：質(zhì)量較小，接近等強(qiáng)度梁的要求，但加工復(fù)雜。3）組合形：c）兩段截錐型a）圓柱型b）組合形2.3活塞連桿組三、活塞銷活塞銷連接方式：采用“全浮式”活塞銷與活塞銷座孔為過渡配合，裝配時(shí)，應(yīng)先將鋁合金活塞預(yù)熱（70~90oC的水或油中加熱），然后將銷裝入。圖37活塞銷連接方式1-連桿小頭襯套2-活塞銷3-連桿4-卡環(huán)2.3活塞連桿組四、連桿作用：傳遞動(dòng)力，將活塞往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工作特點(diǎn)：復(fù)雜平面運(yùn)動(dòng)，承受壓縮、拉伸、彎曲等交變載荷。要求：在質(zhì)量盡可能小的前提下有足夠的剛度和強(qiáng)度。剛度不足的后果：大頭孔失圓：燒軸瓦，甚至咬死。桿身彎曲：偏磨，漏氣，竄機(jī)油。

材料與工藝：中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成。圖40連桿結(jié)構(gòu)1-小頭；2-桿身；3-大頭；4、9-裝配記號(hào)（朝前）；5-螺母；6-連桿蓋；7-連桿螺栓；8-軸瓦；10-連桿體；11-襯套；12-集油孔

2.3活塞連桿組四、連桿2.結(jié)構(gòu)組成：由連桿小頭、桿身、連桿大頭（包括連桿蓋）組成。1）連桿小頭：一般壓入減磨的錫青銅襯套；小頭頂部開有潤滑油槽，收集飛濺油霧，潤滑活塞銷。2）桿身：通常做成“工”字形斷面，以求在剛度足夠的前提下盡可能減少慣性質(zhì)量，有的桿身鉆有潤滑油道。圖41連桿結(jié)構(gòu)1-連桿小頭2-桿身3-連桿大頭2.3活塞連桿組四、連桿2.結(jié)構(gòu)組成：由連桿小頭、桿身、連桿大頭（包括連桿蓋）組成。3）連桿大頭：

通常做成分開式的，以便于拆裝活塞連桿組，被分開的部分叫連桿蓋，兩者之間用連桿螺栓連接。連桿與連桿蓋之間有配對(duì)記號(hào)，拆裝時(shí)應(yīng)注意一致。圖41連桿結(jié)構(gòu)1-連桿小頭2-桿身3-連桿大頭2.3活塞連桿組四、連桿2.結(jié)構(gòu)組成：3）連桿大頭：

連桿大頭孔內(nèi)過盈壓入上、下兩半薄壁鋼軸瓦，在其內(nèi)表面上涂有0.3~0.7mm厚的減磨合金層，具有保持油膜、減少摩擦阻力和易于磨合的作用，主要有巴氏合金、銅鉛合金、高錫鋁合金。軸瓦背面制有定位凸鍵，防止軸瓦轉(zhuǎn)動(dòng)；軸瓦內(nèi)表面開有油槽用以儲(chǔ)油和作垃圾槽用。圖42連桿裝配標(biāo)記2.3活塞連桿組四、連桿2.連桿分類：1)平切口：連桿大頭沿著與桿身軸線垂直的方向切開，汽油機(jī)和較小功率柴油機(jī)用。優(yōu)點(diǎn)：定位可靠，結(jié)構(gòu)簡單2)斜切口：連桿大頭沿著與桿身軸線成30~60o夾角切開，常用于曲柄銷直徑較粗的較大功率柴油機(jī)，否則，連桿大頭尺寸太大，無法從氣缸中拆下活塞連桿組。缺點(diǎn)：定位不可靠圖2-44平切口連桿螺栓定位2.3活塞連桿組四、連桿2.連桿分類：3)斜切口：斜切口連桿的連桿螺栓由于承受較大的剪切力而容易發(fā)生疲勞破壞。為此，應(yīng)該采用能夠承受剪切力的定位方法。斜切口定位方式有：止口定位：套筒定位：鋸齒定位：2.3活塞連桿組四、連桿3.V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿：并列連桿：常用于V6、V8汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。主副連桿：叉形連桿：a）并列連桿b）主副連桿c）叉形連桿2.4曲軸飛輪組組成：曲軸、曲軸減振器、飛輪、帶輪、正時(shí)齒輪等。2.4曲軸飛輪組一、曲軸1.性能要求及材料作用：承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本身軸線的力矩，并對(duì)外輸出轉(zhuǎn)矩。工作條件：承受周期性變化的氣體壓力、往復(fù)慣性力、離心力以及由此產(chǎn)生的扭矩、彎矩的共同作用。要求：1）足夠的剛度、疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性；2）各工作表面潤滑良好、耐磨；3）旋轉(zhuǎn)慣性力系達(dá)到良好的平衡（離心力合力及其合力矩為零時(shí)稱為完全平衡，亦稱動(dòng)平衡）。2.4曲軸飛輪組一、曲軸1.性能要求及材料材料及工藝：多采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼（18CrNi5、34CrAl16）模鍛而成。其主軸頸和曲柄銷工作表面均需高頻淬火或氮化，再經(jīng)過精磨；其軸頸圓角過渡處不經(jīng)淬火，采用滾壓強(qiáng)化工藝，以提高疲勞強(qiáng)度。過去國產(chǎn)的許多發(fā)動(dòng)機(jī)采用高強(qiáng)度的稀土球墨鑄鐵鑄造曲軸，優(yōu)點(diǎn)是制造成本低，鑄鐵比鋼的耐磨性、抗扭振性好，但發(fā)動(dòng)機(jī)體積龐大。2.4曲軸飛輪組一、曲軸2.結(jié)構(gòu)組成：前端軸、連桿軸頸（曲柄銷）、曲柄、主軸頸、后端凸緣、平衡塊。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）曲軸的曲拐數(shù)取決于氣缸的數(shù)目和排列形式；2）直列式發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)；3）V型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。2.4曲軸飛輪組一、曲軸3.分類：1）按曲拐之間連接方式整體式曲軸的各個(gè)曲拐及前后端都做成一個(gè)整體，一般多采用滑動(dòng)軸承；組合式曲軸的各個(gè)曲拐分段加工，然后再利用連接件將各個(gè)曲拐連成一體，一般用滾動(dòng)軸承。并且必須與隧道式汽缸體配合使用。整體式曲軸組合式曲軸曲軸2.4曲軸飛輪組一、曲軸3.分類：整體式曲軸組合式曲軸（6135柴油機(jī)）1、3—滾子軸承2—連接螺栓4—曲柄5—定位螺栓2.4曲軸飛輪組一、曲軸3.分類：2）按曲軸的主軸頸數(shù)全支承曲軸：（如a）相鄰兩個(gè)曲拐之間都設(shè)置一個(gè)主軸頸。否則為非全支承曲軸。優(yōu)點(diǎn)：可以提高曲軸的強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，并可減輕主軸承的載荷。缺點(diǎn):曲軸加工面增多，主軸承增多，機(jī)體加長。多適用于柴油機(jī)。2.4曲軸飛輪組一、曲軸4.空心曲柄銷：空心曲柄銷可減小質(zhì)量和離心力，又可兼做油道，加強(qiáng)潤滑。2.4曲軸飛輪組一、曲軸5.平衡重作用：平衡各機(jī)件產(chǎn)生的離心慣性力及其力矩。（動(dòng)平衡）原理：2.4曲軸飛輪組一、曲軸5.平衡重圖52菲亞特C40N型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸1—曲柄；2—平衡重緊固螺釘；3—平衡重；4—緊固螺釘焊縫2.4曲軸飛輪組一、曲軸6.曲軸前端第一道主軸頸之前的部分。裝有驅(qū)動(dòng)其他裝置的機(jī)件（正時(shí)齒輪4、帶輪7、起動(dòng)爪8、止推墊片2、甩油盤6、油封5、扭轉(zhuǎn)減振器等。）圖53曲軸前端的結(jié)構(gòu)1、3-推力軸承2-止推墊片4-正時(shí)齒輪5-油封6-甩油盤7-帶輪8-起動(dòng)爪2.4曲軸飛輪組一、曲軸7.曲軸后端最后一道主軸頸之后的部分，有安裝飛輪用的凸緣。為防止機(jī)油從曲軸后端漏出，通常在后端車出回油螺紋或安裝其他封油裝置。

回油螺紋的螺旋方向應(yīng)為右旋，當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)油也被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，因?yàn)闄C(jī)油有粘性，所以受到機(jī)體后蓋孔壁的摩擦阻力Fr。圖56回油螺紋封油原理2.4曲軸飛輪組一、曲軸8.曲軸軸向定位裝置—推力軸承作用：防止曲軸軸向竄動(dòng)。形式：1）有減磨合金層的半圓環(huán)止推墊片2）翻邊軸瓦的翻邊部分

1-鋼背2、7-減摩合金層（止推面）3-定位舌

4、8-儲(chǔ)油槽5-定位銷6-定位銷槽9-環(huán)形油槽10-油孔2.4曲軸飛輪組一、曲軸9.多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火順序曲軸的形狀和各曲拐的相對(duì)位置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和發(fā)火順序（各缸的作功行程交替順序）。（1）發(fā)火順序的要求：1）發(fā)動(dòng)機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)，各缸都應(yīng)發(fā)火一次，且各缸作功間隔應(yīng)均勻，即發(fā)火間隔角應(yīng)等于720o/i2）應(yīng)使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠(yuǎn)，避免相鄰兩缸發(fā)生進(jìn)氣重疊現(xiàn)象，同時(shí)降低主軸承負(fù)荷。3）V型發(fā)動(dòng)機(jī)左右兩氣缸盡量交替作功。4）曲拐布置盡可能對(duì)稱、均勻，以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)。2.4曲軸飛輪組一、曲軸9.多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火順序（2）常用曲拐布置直列四缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)1）曲拐對(duì)稱布置于同一平面內(nèi)。2）發(fā)火間隔角應(yīng)為7200/4=1800。3）發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序有：1-2-4-3或1-3-4-22.4曲軸飛輪組一、曲軸9.多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火順序（2）常用曲拐布置直列四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)2.4曲軸飛輪組一、曲軸9.多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火順序（2）常用曲拐布置直列六缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)1）曲拐對(duì)稱布置于三個(gè)平面。2）發(fā)火間隔角應(yīng)為7200/6=1200。3）發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序有：1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-52.4曲軸飛輪組一、曲軸9.多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火順序（2）常用曲拐布置直列六缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)2.4曲軸飛輪組一、曲軸9.多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火順序（2）常用曲拐布置V型八缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)1）空間曲拐，各平面曲拐成90°夾角。2）發(fā)火間隔角應(yīng)為7200/8=900。3）發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序有：1-8-4-3-6-5-7-2或5-1-8-4-2-7-3-62.4曲軸飛輪組一、曲軸9.多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火順序（2）常用曲拐布置V型四沖程八缸發(fā)動(dòng)機(jī)2.4曲軸飛輪組二、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器曲軸是一種扭轉(zhuǎn)彈性系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸在周期性變化的轉(zhuǎn)矩作用下，各曲拐之間發(fā)生周期性相對(duì)扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。功用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量、消除扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，避免發(fā)生共振極其引起的惡果。分類：橡膠扭轉(zhuǎn)減振器、硅油扭轉(zhuǎn)減振器、硅油-橡膠扭轉(zhuǎn)減振器和摩擦式減振器等。2.4曲軸飛輪組二、扭轉(zhuǎn)減振器摩擦式減振器——汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用其工作原理是使曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能量逐漸消耗于減振器內(nèi)的摩擦，從而使振幅逐漸減小?？煞譃椋合鹉z式扭轉(zhuǎn)減振器干摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器2.4曲軸飛輪組二、扭轉(zhuǎn)減振器橡膠式扭轉(zhuǎn)減振器

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的慣性盤5與薄鋼片制成的減振器圓盤（殼體）3都同硫化橡膠層4粘結(jié)。減振器圓盤3轂部用螺栓固裝于曲軸前端的風(fēng)扇帶輪6上，后者與曲軸前端螺栓固緊，因此，圓盤3與帶輪、曲軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，慣性盤5與圓盤3有了相對(duì)角振動(dòng)（慣性盤質(zhì)量較大，相當(dāng)于小型飛輪），橡膠墊4的扭轉(zhuǎn)變形消耗了扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能量，振幅減小。優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)：圖588V100型發(fā)動(dòng)機(jī)橡膠摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器1—曲軸前端；2—皮帶輪轂；3—減振器圓盤；4—橡膠墊；5—慣性盤；6—皮帶盤2.4曲軸飛輪組二、扭轉(zhuǎn)減振器干摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器兩個(gè)慣性盤1松套在風(fēng)扇帶輪6的輪轂上（之間有襯套），軸向上在帶輪與平衡重4之間，可軸向移動(dòng)，但不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在帶輪6與一慣性盤之間以及平衡重4與另一慣性盤之間各有一摩擦片5。裝在兩個(gè)慣性盤之間的彈簧2使慣性盤壓緊摩擦片。這樣，當(dāng)曲軸帶動(dòng)帶輪、平衡重發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，由于慣性盤、帶輪、平衡重與摩擦片之間的摩擦消耗了曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量，振幅減小。圖59干摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器1-慣性盤2-彈簧3-曲軸4-平衡重5-摩擦片6-帶輪2.4曲軸飛輪組二、扭轉(zhuǎn)減振器硅油-橡膠式扭轉(zhuǎn)減振器該減振器結(jié)構(gòu)緊湊（質(zhì)量和容積均較?。?、減振性能良好。減振體2浮動(dòng)地裝在密封外殼1中，兩者之間間隙很?。?.5~0.7mm），其中充滿高粘度的有機(jī)硅油。當(dāng)曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，帶著外殼1一起振動(dòng)，而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的減振體2基本上是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，于是兩者之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，使硅油受剪切，摩擦生熱而消耗振動(dòng)的能量，從而減小了扭轉(zhuǎn)振幅。顯然，摩擦使硅油溫度升高，粘度下降，對(duì)曲軸的