曲柄連桿機(jī)構(gòu)講義ga

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1、本章講述內(nèi)容： 2.1 概述 2.2 機(jī)體組 2.3 活塞連桿組 2.4 曲軸飛輪組,第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)(5h),2.1 概 述一、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用及組成,(一）功用： 將燃?xì)庾饔迷诨钊斏系牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，向工作機(jī)械輸出機(jī)械能。 (二）組成： 機(jī)體組：主要包括氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋、氣缸套、氣缸襯墊和油底殼等； 活塞連桿組：主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等； 曲軸飛輪組：主要包括曲軸、飛輪和扭轉(zhuǎn)減振器等。,(三）工作條件,高溫：最高可達(dá) 2500K以上 高壓：最高可達(dá) 5MPa9MPa 高速：最高可達(dá) 3000 r/min6000 r/min 化學(xué)腐蝕：可燃混合氣和燃燒廢氣直接接

2、觸機(jī)件。,（四）受力分析 曲柄連桿機(jī)構(gòu)受的力主要有氣壓力Fp，往復(fù)慣性力Fj ，旋轉(zhuǎn)離心力FC 和摩擦力F。,1、 氣壓力：氣壓力 的集中力Fp分解為側(cè)壓力Fp1和Fp2，F(xiàn)p1分解為FR和FS， FR 使曲軸主軸頸處受壓， FS為周向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的力。,(1)作功行程：側(cè)壓力 Fp1向左，活塞的左側(cè)面壓向氣缸壁，左側(cè)磨損嚴(yán)重,,,,Fp2,Fp1,Fp,FR,FS,Fp1,(2)壓縮行程：側(cè)壓力FP2向右，活塞的右側(cè)面壓向氣缸壁，右側(cè)磨損嚴(yán)重。,2、 往復(fù)慣性力Pj：從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞在上半行程時(shí)，慣性力都向上，下半行程時(shí)，慣性力都向下。 在上下止點(diǎn)活塞運(yùn)動(dòng)方向改變，速度為零，加速度最

3、大，慣性力也最大；在行程中部附近，活塞運(yùn)動(dòng)速度最大，加速度為零，慣性力也等于零。,Pj,3、 離心慣性力PC：旋轉(zhuǎn)機(jī)件的圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心慣性力，方向背離曲軸中心向外。離心力加速軸承與周頸的磨損，也引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)而傳到機(jī)體外。,,Pc,3、 離心慣性力PC：,4、摩擦力F：指相互運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力，它是造成配合表面磨損的根源。,4、摩擦力F：,五、總結(jié)： 偏離曲軸軸線的曲柄、曲柄銷和連桿大頭繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力，其方向沿曲柄半徑向外。 曲軸轉(zhuǎn)速愈高，往復(fù)慣性質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量愈大，則往復(fù)慣性力與離心力愈大，慣性力使曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各零件和所有軸頸（軸承）受周期性變化的附加負(fù)荷，加快磨損。

4、若不加以平衡，慣性力傳到氣缸體外，引起發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。 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)等不同形式的載荷。,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,氣缸蓋罩,2.2 機(jī) 體 組,氣缸蓋罩墊圈,氣缸體：發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體曲軸箱，簡(jiǎn)稱氣缸體。 （一）功用：氣缸體上半部有若干個(gè)為活塞在其中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的圓柱形空腔。 1、內(nèi)腔 （1）形成氣缸工作容積； （2）活塞運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。 2、外腔 （1）各機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的裝配基體； （2）散熱。,一、氣缸體,（三）材料和工藝： 1、材料 （1）氣缸套：優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵或合金鋼

5、（2）氣缸體：灰鑄鐵或鋁合金,2、氣缸工作表面制造工藝（2級(jí)加工精度）,（1）精鏜 （2）珩磨（網(wǎng)紋狀）,1、改善磨合條件，磨合 2、避免拉缸（金屬熔著磨損）時(shí)間短,,（二）要求： 1、耐高溫、高壓 2、耐磨損 3、耐腐蝕 4、足夠的剛度和強(qiáng)度,,,,（三）氣缸體結(jié)構(gòu)分類：,（a）一般式,（b）龍門式,（c）隧道式,（a ） 曲軸軸線與氣缸體下表面在同一平面上 。 優(yōu)點(diǎn)是制造方便，質(zhì)量輕，高度低，但剛度低，適用于汽油機(jī)。,(b)油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心,(c)氣缸體上曲軸的主軸承孔為整體式,1、按氣缸體結(jié)構(gòu)形式分為：,性能與應(yīng)用比較,2、按冷卻方式分： （1）水冷

6、式：氣缸體內(nèi)鑄有冷卻水套 （2）風(fēng)冷式：氣缸體外鑄有散熱片,,水冷發(fā)動(dòng)機(jī)和氣缸蓋,風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和氣缸蓋,散熱片,冷卻水,冷卻水,3、按鑲缸套方式分： （1）干式缸套：圖（a）所示，不直接與冷卻水接觸，薄壁（1-3mm），過盈壓配在氣缸體內(nèi)孔中。 優(yōu)點(diǎn) ：密封性好，氣缸體剛性好，缸心距小，曲軸不易變形。,缺點(diǎn)： a 、制造成本增加：氣缸體內(nèi)孔、缸套外圓亦需精加工，且薄壁缸套剛性差，加工裝夾時(shí)易變形。 b、熱負(fù)荷增加：缸套外圓與氣缸體內(nèi)孔理論上是完全接觸，但加工誤差使之不可能完全接觸，因而散熱面積小，影響缸套散熱，必然使缸套、活塞等熱負(fù)荷嚴(yán)重。 c、氣缸體鑄造工藝性差： 水套封閉，去渣困

7、難。,氣缸套,水套,氣缸體,圖 2-6 （a）干式氣缸套,（2）濕式缸套： 氣缸體水套敞開，缸套與冷卻水直接接觸，薄厚（5-9mm），缸套下端帶橡膠封水圈，氣缸套外圓上大，下?。ㄒ?yàn)闅飧滋紫露藥?-3道橡膠封水圈），且上端與氣缸體內(nèi)孔配合緊，下端配合松，以方便推入氣缸體內(nèi)孔。,濕式缸套壓配在氣缸體內(nèi)孔時(shí)，上部凸肩頂面高出氣缸體頂面0.05-0.15 mm，這樣緊固缸蓋時(shí)，可將缸墊壓得更緊，以密封燃?xì)狻?優(yōu)點(diǎn)：氣缸套冷卻好；制造成本低；氣缸體鑄造工藝性好。 缺點(diǎn)： 氣缸體剛性差，容易變形，易漏氣、漏水；缸心距增加，曲軸易變形；氣缸套外圓表面易產(chǎn)生穴蝕現(xiàn)象，常見涂漆。,0.050.15mm,氣缸套

8、,水套,氣缸體,橡膠封水圈,圖 2-6 （b）濕式氣缸套,（軸向定位）,（徑向定位）,（徑向定位）,干式氣缸套和濕式氣缸套比較,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。,4、根據(jù)氣缸的排列方式分：,直列式：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。 V型：縮短了機(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。 對(duì)置式：高度小，總體布置方便。,直列式,V型,對(duì)置式,5、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。,氣缸蓋罩

9、,氣缸蓋,氣缸墊,襯墊,安裝火花塞,,,,,,二、氣缸蓋與氣缸墊,（一）氣缸蓋 1、組成：氣缸蓋上應(yīng)有進(jìn)、排氣門座及氣門導(dǎo)管 和進(jìn)、排氣門通道等。 2、作用：（1）密封氣缸上部； （2）構(gòu)成燃燒室（與氣缸壁、氣缸墊和 活塞頂一起）； （3）構(gòu)成供給系中進(jìn)、排氣系統(tǒng)及冷卻 系、潤(rùn)滑系的一部分（鑄有進(jìn)、排 氣通道及冷卻水套或散熱片、潤(rùn)滑 油道）。 3、要求：（1）耐高溫、高壓； （2）耐腐蝕； （3）足夠的剛度和強(qiáng)度。,,,（2）灰鑄鐵或合金鑄鐵：（大部分柴油機(jī)） a 、剛度、強(qiáng)度高； b 、耐高溫； c 、導(dǎo)熱性差:缸蓋底面鼻梁區(qū)易開裂； d 、質(zhì)量

10、重。,,4、材料： （1）鋁合金壓鑄：（汽油機(jī)及少數(shù)柴油機(jī)） a、質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性好； b、鑄造流動(dòng)性好（風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)散熱片鑄造容易）； c、剛度低:易變形導(dǎo)致漏氣漏水； d、強(qiáng)度低:氣缸蓋螺栓孔易拉毛； e、不耐高溫:超過350C，強(qiáng)度急劇降低。,,5、燃燒室,結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，冷卻面積小，以減少熱量損失及縮短火焰行程。 使混合氣在壓縮終了時(shí)具有一定的渦流運(yùn)動(dòng)，以提高混合氣燃燒速度，保證混合氣得到及時(shí)和充分燃燒。,燃燒室形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作影響很大。 (1)要求：,汽油機(jī)燃燒室形狀,燃燒室比較,（二）氣缸墊,1、作用：密封,燃?xì)?冷卻水、機(jī)油,2、要求：,（1）一定的強(qiáng)度要求 （2）耐

11、熱、耐腐蝕 （3）一定的彈性,,a、密封 （變形以補(bǔ)償結(jié)合面的不平度） b、能重復(fù)使用 （在一定公差內(nèi)）,3、材料與結(jié)構(gòu)： 金屬-石棉氣缸墊； 實(shí)心金屬片氣缸墊； 加強(qiáng)型無石棉氣缸墊。,,,,安裝注意： 金屬皮的金屬石棉墊，缸口金屬卷邊一面應(yīng)朝向易修整接觸面或硬平面。因卷邊一面會(huì)對(duì)與其接觸的平面造成壓痕變形。 光滑面朝向氣缸體。,4、氣缸蓋螺栓的擰緊次序： 必須由中央對(duì)稱地向四周擴(kuò)展的順序分幾次進(jìn)行，最后一次要用扭力扳手按工廠規(guī)定的數(shù)值擰緊，一則保證密封性，二則避免損壞氣缸墊，三則保證壓縮比的一致性。鋁合金制成的氣缸蓋到最后必須在發(fā)動(dòng)機(jī)冷的狀態(tài)下擰緊，,豐田佳美3S-FE發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸

12、蓋螺栓的拆、裝卸順序,這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)熱 起來時(shí)會(huì)增加密封性，因?yàn)殇X合金氣缸蓋的熱膨脹比鋼螺栓的大；鑄鐵氣缸蓋則一般在發(fā)動(dòng)機(jī)熱車時(shí)最后擰緊，因?yàn)檠b配時(shí)擰緊的螺栓在發(fā)動(dòng)機(jī)工作初始后不久會(huì)松弛。,三、油底殼 1、作用：儲(chǔ)存機(jī)油并密封曲軸箱。 2、要求：（1）結(jié)合面平整，密封性好 （2）剛性好，避免振動(dòng)、機(jī)械噪聲過大 （3）散熱性好 3、材料與結(jié)構(gòu)： 材料：低碳合金鋼板或鋁合金沖壓而成； 結(jié)構(gòu)：為了加強(qiáng)油底殼內(nèi)機(jī)油的散熱，油底殼底部鑄有散熱肋片。油底殼形狀后部一般做得較深，以便發(fā)動(dòng)機(jī)縱向傾斜時(shí)機(jī)油泵能吸到機(jī)油。內(nèi)設(shè)有擋油板，避免油面波動(dòng)太大，機(jī)油泵吸進(jìn)氣泡，供油不,桑塔納轎車油底殼結(jié)構(gòu),,暢

13、。油底殼底部裝有磁性放油塞，吸集機(jī)油中的金屬屑，減少磨損。,,,,,,,,,,氣環(huán),油環(huán),活塞銷,活塞,連桿,連桿螺栓,連桿軸瓦,連桿蓋,,2.3 活塞連桿組,,連桿襯套,,定位套筒,活塞銷卡簧,,,組成：活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿,1、作用：（1）構(gòu)成燃燒室； （2）傳遞動(dòng)力。,2、要求： 鋁合金(質(zhì)量小,導(dǎo)熱性好);灰鑄鐵,一、活塞,,3、材料與工藝：,（1）材料： a、共晶鋁硅合金（鑄鋁、鍛鋁）； （質(zhì)量小，導(dǎo)熱性好，適用于一般發(fā)動(dòng)機(jī)） b、組合式：上半部用鋼，下半部用鋁合金，沉頭螺 栓連接。 1、剛度好，高溫強(qiáng)度高； 2、熱膨脹系數(shù)低，配缸間隙小； 僅適用

14、于極少數(shù)大功率 強(qiáng)化柴油機(jī) 3、耐磨（環(huán)槽）； 4、質(zhì)量居中。,,,（2）工藝：,a、鑄造：質(zhì)量大，加工工序多； b、鍛造：居中； c、模鍛：質(zhì)量小，加工少。,,4、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,（1）基本結(jié)構(gòu)：由頂部、頭部、裙部組成（圖2-20所示）。,圖220 活塞結(jié)構(gòu),1活塞頂部,2活塞頭部,3活塞裙部,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。,a、頂部： 組成燃燒室，易熱裂、壓碎，要求加工應(yīng)光潔，材料應(yīng)阻熱。,活塞頭部,位置：第一道活塞槽與活塞銷

15、孔之間的部分。 作用： 安裝活塞環(huán)； 與活塞環(huán)一起密封氣缸； 防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)； 將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。,氣環(huán)槽,油環(huán)槽,工作條件最惡劣，應(yīng)離頂部遠(yuǎn)些。,活塞銷孔,,,,,,活塞裙部,位置： 從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷座孔。 作用： 導(dǎo)向作用; 承受側(cè)壓力; 防止破壞油膜。,,冷態(tài)敲缸現(xiàn)象： 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)荣N緊氣缸

16、壁，時(shí)而是活塞的主推力面?zhèn)荣N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。,減輕冷態(tài)敲缸現(xiàn)象的主要結(jié)構(gòu)措施： 1、定義：活塞銷座朝向承受作功側(cè)壓力的一面（圖示左側(cè)）偏移1mm2mm。 2、作用：減輕活塞換向時(shí)對(duì)氣缸壁的敲擊。,3、原理：因銷座偏置，在接近上止點(diǎn)時(shí)，作用在活塞銷座軸線以右的氣體壓力大于左邊，使活塞傾斜，裙部下端提前換向。而活塞在越過上止點(diǎn)，側(cè)壓力反向時(shí)，活塞才以左下端接觸處為支點(diǎn)，頂部向左轉(zhuǎn)（不是平移），完成換向?？梢娖娩N座使活塞換向分成了兩步，第一步是在氣體壓力較小時(shí)進(jìn)行，且裙部彈性好，有緩沖作用；第二步雖氣體壓力大，但它是個(gè)漸變過程。為此，兩步過

17、渡使換向沖擊力大為減弱。,（1）預(yù)先做成階梯形、錐形 活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是上部高、下部低，膨脹量也相應(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，就必須預(yù)先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。,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(dòng)間隙，制造活塞是通常采取下列結(jié)構(gòu)措施：,（2）預(yù)先做成橢圓形。將銷座外端面在鑄造時(shí)凹陷0.5-1mm，或截去一小部分。 橢圓的長(zhǎng)軸方向與銷座垂直，短軸方向沿銷座方向。這樣活塞工作時(shí)趨近正圓。,,（3）活塞裙部開槽（汽油機(jī)）,橫向絕熱槽,縱向膨脹槽,絕熱槽,膨脹槽,（4）采用雙金屬活塞： 為了減小鋁合金活塞

18、裙部的熱膨脹量，有些汽油機(jī)活塞在活塞裙部或銷座內(nèi)鑄入或嵌入膨脹系數(shù)低的鋼片。 恒范鋼片式活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就是這樣的，由于恒范鋼為含鎳33%36%的低碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的1/10，而銷座通過恒范鋼片與裙部相連，牽制了裙部的熱膨脹變形量。,活塞的冷卻,高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)尤其是活塞頂上有燃燒室凹坑的柴油機(jī)，為了減輕活塞頂部和頭部的熱負(fù)荷而采用油冷活塞。 1)自由噴射冷卻法。 2)振蕩冷卻法。 3)強(qiáng)制冷卻法。 強(qiáng)制冷卻法廣為增壓發(fā)動(dòng)機(jī)所采用。,拖鞋式活塞,在保證裙部有足夠承壓面積的條件下，將不承受側(cè)向力一側(cè)的裙部部分地去掉，即為半拖鞋式裙部；若全部去掉則為拖鞋式裙部。 優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕，比全裙

19、式活塞輕1010，適應(yīng)高速發(fā)動(dòng)機(jī)減小往復(fù)慣性力的需要。裙部彈性好，可以減小活塞與氣缸的配合間隙。能夠避免與曲軸平衡重發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。,二、活塞環(huán)：分成氣環(huán)和油環(huán)兩大類。,（一）作用：,2、油環(huán)：,1、氣環(huán)： 平均壽命： 6萬公里,圖2-25 活塞環(huán),（1）密封（防止燃?xì)饴┤肭S箱）； 是主要作用，是傳熱作用的前提。 （2）傳熱（將活塞頭部吸收的70%80%的熱量傳導(dǎo)給氣缸壁）。,（1）潤(rùn)滑（氣缸壁上鋪油膜）； （2）刮油（氣缸壁上多余機(jī)油刮落回曲軸箱）； （3）輔助密封。,（二）工作環(huán)境：,（1）高溫、高壓、高速，潤(rùn)滑不良，磨損嚴(yán)重； （2）交變的彎曲應(yīng)力 （氣缸壁沿高度方向有加工錐度，環(huán)有開

20、口）。,（三）要求：,（四）材料：,（1）足夠的強(qiáng)度、沖擊韌性； （2）耐高溫（第1道氣環(huán)）、耐磨。,（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多孔性鉻（硬度高，并 能儲(chǔ)存少量機(jī)油，以改善潤(rùn)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）。,（五）氣環(huán)的密封機(jī)理：,第一密封面（氣環(huán)裝入氣缸時(shí)產(chǎn)生的初始彈力Pa）； 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。,第二密封面（燃?xì)鈮毫1）； 氣環(huán)的切口端呈迷宮式布置（減少漏氣）。

21、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P2，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。,,Pa,,F,,Pj,P1,,P2,圖2-28 氣環(huán)的切口形狀,（六）氣環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： （1）切口形狀： 1）直角切口：工藝性好，密封效果差； 2）階梯切口：密封好，工藝性差； 3）斜切口：介于中間，但套裝時(shí)尖角易折斷； 4）帶防轉(zhuǎn)銷釘槽切口：方向不可裝反，否則，漏氣量急劇增加。,氣環(huán)的泵油作用,矩形斷面的氣環(huán)隨活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)把氣缸壁上的機(jī)油不斷送人氣缸中。這種現(xiàn)象稱為“氣環(huán)的泵油作用”。,（1）增加了潤(rùn)滑油的消耗； （2）火花

22、塞沾油不跳火； （3）燃燒室積炭增多，燃燒性能變壞； （4）環(huán)槽內(nèi)形成積炭，擠壓活塞環(huán)而失去密封性； （5）加劇了氣缸的磨損。,活塞環(huán)泵油作用的危害,2）扭曲環(huán)：,a)正扭曲環(huán)：內(nèi)圓上邊緣切去部分金屬或外圓下邊緣切去 部分金屬；,b)反扭曲環(huán)：內(nèi)圓下邊緣切去部分金屬或外圓上邊緣切去 部分金屬；,圖2-30 氣環(huán)的斷面形狀,（ a）正扭曲內(nèi)切環(huán),（b）反扭曲內(nèi)切環(huán),圖2-31 扭曲環(huán)的作用原理,扭曲環(huán)成因見圖2-31所示：,,活塞環(huán)裝入氣缸后，其外側(cè)氣缸壁的作用力F1與內(nèi)側(cè)環(huán)的彈力F2不在一條直線上，于是產(chǎn)生扭曲力矩M，從而使環(huán)的邊緣與環(huán)槽的上下側(cè)平面都接觸，避免了因環(huán)在環(huán)槽內(nèi)的上下

23、竄動(dòng)造成的“泵油”現(xiàn)象。 環(huán)的扭曲變形應(yīng)使環(huán)的端面與氣缸壁形成的楔形尖角向下。這樣，活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，因“油楔”作用使環(huán)懸浮于氣缸壁，改善潤(rùn)滑，減少摩擦阻力；活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，向下刮油。但如果裝反使尖角朝上，則活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，向上刮油，機(jī)油消耗率劇增，排氣冒藍(lán)煙。,扭曲環(huán)的優(yōu)點(diǎn)：,a)密封性、磨合性好（線接觸）； b)防止“泵油”現(xiàn)象； c)形成油楔，改善潤(rùn)滑； d)提高刮油能力。,,扭曲環(huán)的缺點(diǎn)：,a)扭轉(zhuǎn)角不超過1，工藝性差； b)不可裝反，否則機(jī)油消耗率成倍增加，環(huán)上有朝上記號(hào)。,a)工藝性差（凸圓弧面難加工）； b)仍有“泵油”現(xiàn)象。,（d）錐面環(huán),優(yōu)點(diǎn)：,缺點(diǎn)：,a)活塞上下移動(dòng)時(shí)均能

24、形成油楔作用，改善潤(rùn)滑； b)避免棱緣負(fù)荷，能很好適應(yīng)活塞的擺動(dòng)及氣缸表面； c)密封性改善。,3）錐面環(huán)：小錐角，不超過2，方向不可裝反。 優(yōu)缺點(diǎn)同扭曲環(huán)，但仍有“泵油”現(xiàn)象。,4）桶面環(huán)：與氣缸壁凸圓弧面接觸。,,（f）桶面環(huán),,,,圖2-30 氣環(huán)的斷面形狀,缺點(diǎn)是環(huán)上、下兩側(cè)平面難以精磨，工藝性差，仍有“泵油”現(xiàn)象。,5）梯形環(huán)：,如圖2-32所示，側(cè)壓力方向的交替變化，使環(huán)槽間隙時(shí)而減小，時(shí)而增大，間隙中的結(jié)焦被擠出，避免環(huán)因粘結(jié)而折斷，常做第一道氣環(huán)。,（e）梯形環(huán),（a）間隙變化,（b）受力情況,圖2-32 梯形環(huán)工作示意圖,氣環(huán)的斷面形狀,氣環(huán)斷面形狀：,作用： 布油(活塞上

25、行) 刮油(活塞下行) 密封(輔助作用),（七）油環(huán),,圖2-33 油環(huán)的刮油作用,（a）,（b）,油環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,油環(huán) 置于最后一道環(huán)槽，背隙內(nèi)氣體壓力極低，因此，油環(huán)置于氣缸內(nèi)時(shí)，必須具有較大的初始彈力。,普通油環(huán),組合油環(huán),（3）油環(huán)分為兩種類型：,（a）異向外倒角油環(huán) （b）同向外倒角油環(huán) （c）同向內(nèi)倒角油環(huán) （d）鼻式油環(huán) （e）雙鼻式油環(huán),油環(huán)的刮油作用,油環(huán)的刮油作用,將氣缸壁上多余的機(jī)油刮下來經(jīng)活塞上的回油孔流回油底殼。,三、活塞銷與銷座,（一）活塞銷,1、作用：,連接活塞和連桿小頭，傳遞動(dòng)力。,2、要求：,3、材料與工藝：,一般為低碳鋼或低碳合金鋼，經(jīng)表面滲碳或滲氮熱處理

26、以提高心部沖擊韌性和表面硬度，然后進(jìn)行精磨和研磨。...,（1）足夠的剛度、強(qiáng)度和沖擊韌性； （2）表面耐磨； （3）質(zhì)量小。,圖 2-36 活塞銷的內(nèi)孔形狀,4、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：管狀（圖 2-36所示）,（1）等截面圓柱形：易加工，但質(zhì)量大； （2）兩段截錐形：等強(qiáng)度梁，質(zhì)量小，但難加工； （3）組合形：居中。,連桿,活塞銷,全浮式：活塞銷能在連桿襯套和活塞銷座中自由擺動(dòng)，使磨損均勻。,半浮式：活塞中部與連桿小頭采用緊固螺栓連接，活塞銷只能在兩端銷座內(nèi)作自由擺動(dòng)。多用于小轎車,形式:全浮式（工作時(shí)自由轉(zhuǎn)動(dòng)）、半浮式。,5、活塞銷連接方式：,裝配時(shí)，應(yīng)先將鋁合金活塞預(yù)熱（7090C的水或油中加熱），

27、然后將銷裝入。,四、連桿,1、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)。,連桿小頭,桿身,連桿大頭,3、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： （1）大頭孔失圓：燒軸瓦，甚至咬死。 （2）桿身彎曲：偏磨，漏氣，竄機(jī)油。,2、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。,4、材料與工藝：中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成。,5、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 由連桿小頭、桿身、連桿大頭（包括連桿蓋）三部分組成。,一般壓入減磨的錫青銅襯套，小頭頂部鑄有工藝凸臺(tái)，減重用；小頭頂部開有潤(rùn)滑油槽，收集飛濺油霧，潤(rùn)滑活塞銷。,（1）連桿小頭

28、,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(rùn)滑油道。,（2）桿身：,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2-39 連桿裝配標(biāo)記,（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0.30.7mm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、銅鋁合金、高錫鋁合金。軸瓦背面制有定位凸肩，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。,6、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿分類：,（1）平切口：,連桿大頭沿著與桿身軸線垂

29、直的方向切開，汽油機(jī)和較小功率柴油機(jī)用。,定位可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（利用連桿螺栓上經(jīng)過精加工的圓柱凸臺(tái)或光圓柱部分與精加工的連桿螺栓孔來保證）；,連桿大頭沿著與桿身軸線成3060 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。,定位不可靠（切口方向受到附加剪切力，連桿螺栓易剪斷，連桿蓋脫落會(huì)擊穿氣缸體）。,優(yōu)點(diǎn)是：,（2）斜切口：,缺點(diǎn)是：,平切式,斜切式,,,,螺栓桿身定位 止口定位 套筒定位 鋸齒定位,并列式,主副式,叉式,7、 V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿分類：,1、并列式 優(yōu)點(diǎn)：連桿可以通用，兩列氣缸的活塞連桿組運(yùn) 動(dòng)規(guī)律相同。 缺點(diǎn)：兩列氣缸軸心

30、線沿曲軸軸向錯(cuò)開一段距離， 使曲軸長(zhǎng)度增加，剛度降低。 2、主副式 優(yōu)點(diǎn)：減小了發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向尺寸； 缺點(diǎn)：主副連桿不能互換，運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力不同。 3、叉型式 優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，剛度較低。,1、起動(dòng)爪,2.4曲軸飛輪組,2、起動(dòng)爪鎖緊墊圈,3、扭轉(zhuǎn)減震器,4、帶輪,5、擋油片,6、定時(shí)齒輪,7、半圓鍵,8、曲軸,9、主軸承上下軸瓦,10、中間軸瓦,11、止推片,12、螺柱,13、潤(rùn)滑脂嘴,14、螺母,15、齒環(huán),16、圓柱銷,17、一、六氣缸活塞處在上止點(diǎn)時(shí)的記號(hào)（鋼球）,圖2-44 桑塔納2000時(shí)代超人轎車 AJR發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪組零件分解圖,曲軸帶輪,,曲軸正

31、時(shí)齒形帶輪,,曲軸鏈輪 （驅(qū)動(dòng)油泵）,,止推片,,,主軸承下軸瓦,,轉(zhuǎn)速傳感器脈沖輪,,飛輪,,飛輪齒圈,,曲軸正時(shí)齒形帶輪,,凸輪軸正時(shí)齒形帶輪,,正時(shí)齒形帶,,水泵齒形帶輪,,張緊輪,,1、作用：,一、曲軸,（1）.把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙?duì)外輸出。 （2）.驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)及其它附屬裝置。,2、工作條件：,3、要求：,（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）。,4、材料及工藝：,（1）多采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼如鉻鎳鋼（18CrNi5）、鉻鋁鋼（34CrAl16）模鍛而成，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

32、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。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械疲勞強(qiáng)度高，軸頸直徑可以較細(xì)，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，但表面加工質(zhì)量要求高，否則，容易引起應(yīng)力集中。,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。,（1）足夠的剛度、疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性；,（2）各工作表面潤(rùn)滑良好、耐磨；,前端軸,連桿軸頸,曲軸軸頸,后端軸,平衡重,,曲拐,曲柄,5、曲軸的基本組成： 前端軸、主軸頸、連桿軸頸、曲柄、平衡重、后端軸等，一個(gè)連桿軸頸和它兩端的曲柄及主軸頸構(gòu)成一個(gè)曲拐。,6、曲拐數(shù)決定因素：,1）發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù) 2）發(fā)動(dòng)機(jī)的排列方式 故： 1）直列發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐數(shù)等于

33、氣缸數(shù) 2）V型和對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐數(shù)為氣缸數(shù)的一半,7、曲軸的支承方式,在相鄰的兩個(gè)曲拐之間都設(shè)置一個(gè)主軸頸的曲軸，稱為全支承曲軸，否則稱為非全支承曲軸。,8、平衡重： 曲柄是用來連接主軸頸和連桿軸頸的。曲柄上的平衡重的作用是平衡各機(jī)件產(chǎn)生的離心慣性力及其力矩。減輕或消除彎曲變形。,9、潤(rùn)滑：曲軸上有貫穿主軸頸、曲柄和連桿軸頸的油道，以便潤(rùn)滑主軸頸和連桿軸頸。,1-主軸頸；2-曲軸；3-連桿軸頸；4-圓角；5-積污腔；6-油管；7-開口銷；8-螺塞；9-油道；10-擋油盤；11-回油螺紋 ；12-飛輪結(jié)合盤,前端,,,,,,,,作用：前端用來安裝正時(shí)齒輪、皮帶輪、扭轉(zhuǎn)減振器及起動(dòng)爪等； 由于

34、曲軸前端伸出曲軸箱，為了防止?jié)櫥脱剌S頸流出，在曲軸前設(shè)有防漏裝置甩油盤，當(dāng)被齒輪擠出和甩出的潤(rùn)滑油落到甩油盤上時(shí)，沿壁面流回油底殼中。,后端： 作用：后端有飛輪結(jié)合盤(凸緣盤)，用來安裝飛輪。,前后端軸都設(shè)有防漏裝置：擋油盤、回油螺紋、油封等。,曲軸后端,回油螺紋,,,,,,Fr,Fr1,Fr2,10、曲軸的軸向限位,通常是通過在曲軸的前部、中部或后部安裝止推軸承來實(shí)現(xiàn)的（翻邊軸瓦）。曲軸的軸向間隙的調(diào)整：更換止推片的厚度。,,,,,（翻邊軸瓦）,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。 比如：四缸機(jī)：

35、1-3-4-2或1-2-4-3 六缸機(jī)：1-5-3-6-2-4； 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、均勻以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作平衡性好。,（1）一般規(guī)律,11、四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置,（2）常見曲軸曲拐的布置,對(duì)缸數(shù)為i的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，其發(fā)火順序?yàn)椋? 四行程：720/i 二行程：360/i, 四行程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序和曲拐布置,點(diǎn)火順序：各缸完成同名行程的次序。,功,功,功,功,1 3 4 2,四行程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置,直列四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火順序和曲拐布置,發(fā)火順序：1-5-3-6-2-4,功,功,功,功,功,功,六缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置,發(fā)火順

36、序：1-5-3-6-2-4 或：1-4-2-6-3-5,八缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置（紅旗轎車SV100型發(fā)動(dòng)機(jī)）,1-8-4-3-6-5-7-2,二、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器,作用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量，使曲軸轉(zhuǎn) 動(dòng)平穩(wěn)，可靠工作。,種類：橡膠式（車用），硅油式，摩擦片式。,皮帶盤,慣性盤,橡膠墊,減振器圓盤,皮帶輪轂,曲軸前端,當(dāng)曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，力圖保持等速轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)的能量，消減了扭振。,橡膠摩擦式曲軸扭轉(zhuǎn)減振器結(jié)構(gòu)圖,三、飛輪,（一）功用：,將在作功行程中輸入于曲軸的功能的一部分貯存起來，用以在其他行程中克服阻力，帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)越過上、下止點(diǎn)

37、，保證曲軸的旋轉(zhuǎn)角速度和輸出轉(zhuǎn)矩盡可能均勻，并使發(fā)動(dòng)機(jī)有可能克服短時(shí)間的超載荷，同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給離合器。,（二）構(gòu)造,飛輪邊緣部分做的厚些，可以增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。,齒圈在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)與起動(dòng)機(jī)齒輪嚙合，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。,飛輪上的標(biāo)記符號(hào)：,在飛輪輪緣上作有記號(hào)(刻線或銷孔)供找壓縮上止點(diǎn)用(四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為1缸或4缸壓縮上止點(diǎn)；六缸發(fā)動(dòng)機(jī)為1缸或6缸壓縮上止點(diǎn))。當(dāng)飛輪上的記號(hào)與外殼上的記號(hào)對(duì)正時(shí)，正好是壓縮上止點(diǎn)。,解放CA6102型發(fā)動(dòng)機(jī)的記號(hào)是 ：上止點(diǎn) 16 奧迪100飛輪上有“0”標(biāo)記。,例如：,標(biāo)記,小 結(jié),活塞連桿組,,作用及組成,曲軸飛輪組,,,掌握飛輪的作用,結(jié)束,