《曲柄活塞機(jī)構(gòu)》PPT課件.ppt

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1、第 二 章 曲 柄 連 桿 機(jī) 構(gòu) 內(nèi)容提要主要作用：完成熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換；工作條件：零件在高溫、高壓、高速條件下工作，且伴隨化學(xué)腐蝕；主要零件：機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。受力情況：復(fù)雜。有氣體作用力、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力、摩擦力以及外界阻力等。 第一節(jié) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力及力矩氣體作用力作功行程中，氣體作用力推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng) ，產(chǎn)生曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的力矩T壓縮行程中，氣體作用力阻礙活塞向上運(yùn)動(dòng) ，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的阻力矩T往復(fù)慣性力和離心力活塞和連桿小頭：曲柄、曲柄銷和連桿大頭：摩擦力 1、機(jī)體組：氣缸體、氣缸蓋和油底殼。 2、曲軸飛輪組：曲軸及主軸承、飛輪；曲軸由主軸徑、連桿軸徑、曲柄及平衡

2、重組成； 曲軸：把氣體作用力轉(zhuǎn)化為力矩。 飛輪： 將作功行程中輸入曲軸的功、能的一部分貯存起來，用以在其它行程中克服阻力，帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)越過上、下止點(diǎn)，保證曲軸的旋轉(zhuǎn)角速度和輸出扭矩盡可能均勻，并使發(fā)動(dòng)機(jī)有可能克服短時(shí)間的超負(fù)荷，此外，在結(jié)構(gòu)上飛輪又往往用作汽車傳動(dòng)系中摩擦離合器的驅(qū)動(dòng)件。 3、活塞連桿組：連桿及連桿軸承、活塞銷、活塞、活塞環(huán)。 基本部件 第二節(jié) 機(jī)體組機(jī)體組是發(fā)動(dòng)機(jī)的支架，是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)主要零部件的裝配基體。氣缸蓋用來封閉氣缸頂部，并與活塞頂和氣缸壁一起形成燃燒室。另外，氣缸蓋和機(jī)體內(nèi)的水套和油道以及油底殼又分別是冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成部分 機(jī)體1

3、機(jī)體的工作條件及要求 機(jī)體是氣缸體與曲軸箱的連鑄體。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，機(jī)體承受拉、壓、彎、扭等不同形式的機(jī)械負(fù)荷，同時(shí)還因?yàn)闅飧妆诿媾c高溫燃?xì)庵苯咏佑|而承受很大的熱負(fù)荷。 機(jī)體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，且耐磨損和耐腐蝕，并應(yīng)對(duì)氣缸進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s，以免機(jī)體損壞和變形。機(jī)體也是最重的零件，應(yīng)該力求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕，以減小整機(jī)的尺寸和質(zhì)量。2機(jī)體材料：高強(qiáng)度灰鑄鐵或鋁合金鑄造。3機(jī)體構(gòu)造 （1）單列式（直列式）發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：?jiǎn)瘟惺剑ㄖ绷惺剑┌l(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置，但為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)高度，有時(shí)也布置成傾斜的或水平的。特點(diǎn)：?jiǎn)瘟惺剑ㄖ绷惺剑┌l(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，但高度和長(zhǎng)度較大，一般6缸以

4、下的發(fā)動(dòng)機(jī)多采用單列式。（2）雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)： V形發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)左右兩列氣缸中心線的夾角小于180，稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)。特點(diǎn)：V型發(fā)動(dòng)機(jī)縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度和高度，增加了氣缸體的剛度，重量也有所減輕，但加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度，且形狀復(fù)雜，加工困難，一半多用于缸數(shù)多的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上。 對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)左右兩列氣缸中心線的夾角等于180，稱為對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)。特點(diǎn)：對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)高度比其他形式小得多，在某些情況下，使得汽車，特別是轎車和大型客車的總布置更方便。 機(jī)體的布置型式 氣缸套原理：氣缸工作表面由于經(jīng)常與高溫、高壓燃?xì)庀嘟佑|，且有活塞在其中作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以必須耐高溫、耐磨損、耐腐

5、蝕。為了滿足以上要求，近年來廣泛采用鑲?cè)敫左w內(nèi)的氣缸套，形成工作表面。干缸套結(jié)構(gòu)：干缸套（合金鑄鐵23mm，鋼11.5mm，或鋁合金）壓入鑄鐵機(jī)體缸套座孔，與鋁合金機(jī)體鑄在一起或壓入，并不直接與冷卻液接觸。特點(diǎn)：機(jī)體剛度大、氣缸中心距小、質(zhì)量輕、加工工藝簡(jiǎn)單，但傳熱較差、溫度分布不均勻、容易發(fā)生局部變形。 濕缸套結(jié)構(gòu)：濕缸套外壁和冷卻液直接接觸，一般采用合金鑄鐵材料，壁厚58mm。缸套需要徑向和軸向定位，軸向定位可在缸套底上部、中部或下部，還需要密封以防冷卻液泄漏。特點(diǎn)：濕缸套的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體上沒有封閉的水套，容易鑄造，傳熱好，溫度分布比較均勻，維修方便；缺點(diǎn)是氣缸體的剛度差，易于漏氣、漏水。濕缸

6、套廣泛應(yīng)用于汽車柴油機(jī)上。 氣缸結(jié)構(gòu)形式也有3種，即無氣缸套式、干氣缸套式和濕氣缸套式。 濕氣缸套式機(jī)體，其氣缸套外壁與冷卻液直接接觸。用合金鑄鐵制造的濕式氣缸套的壁厚一般為58mm。濕式氣缸套下部用13道耐熱耐油的橡膠密封圈進(jìn)行密封，防止冷卻液泄漏。濕式氣缸套上部的密封是利用氣缸套裝入機(jī)體后，氣缸套頂面高出機(jī)體頂面0.050.15mm。 風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體結(jié)構(gòu)。由于金屬對(duì)空氣的換熱系數(shù)僅是金屬對(duì)水的換熱系數(shù)的1/33。因此必須在風(fēng)冷氣缸的外壁鑄制散熱片，以增加散熱面積，增強(qiáng)散熱能力。 按曲軸箱結(jié)構(gòu)形式的不同機(jī)體有平底式、龍門式和隧道式3種。 氣缸蓋的功用：密封氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起

7、形成燃燒室。 氣缸蓋與氣缸體通過螺栓連接，應(yīng)在安裝時(shí)注意螺栓的擰緊力矩和順序，按由中央對(duì)稱地向四周擴(kuò)展的順序，并經(jīng)多次逐漸達(dá)到規(guī)定扭矩。氣缸蓋的分類（1）單體式氣缸蓋：指在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一列中，只覆蓋一個(gè)氣缸的氣缸蓋。單體氣缸蓋多用于大缸徑發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)。（2）分塊式氣缸蓋：塊狀氣缸蓋是指在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一列中，能覆蓋部分氣缸（兩個(gè)以上）的氣缸蓋。（3）整體式氣缸蓋：指在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一列中，能覆蓋全部氣缸的氣缸蓋。多用于小缸徑發(fā)動(dòng)機(jī)。氣缸蓋的材料：優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄造，轎車用的汽油機(jī)則多采用鋁合金氣缸蓋 氣缸墊的功用：密封氣缸，防止漏氣、漏水和漏油。氣缸蓋 在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，全部氣缸共用一個(gè)

8、氣缸蓋的，稱為整體式氣缸蓋；若每?jī)筛滓簧w或三缸一蓋，則該氣缸蓋為分塊式氣缸蓋；若每缸一蓋，則為單體式氣缸蓋。風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)均為單體式氣缸蓋。 油底殼的主要功用：貯存機(jī)油并封閉曲軸箱。一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀決定于發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置和機(jī)油的容量。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顛簸時(shí)油面波動(dòng)過大；（2）油底殼底部還裝有磁性放油螺塞；（3）在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?。油底?在汽油機(jī)氣缸蓋底面通常鑄有形狀各異的凹坑，習(xí)慣上稱這些凹坑為燃燒室。汽油機(jī)的燃燒室主要有右圖所示的幾種燃燒室 柴油機(jī)燃燒室1)渦流室燃燒室：其主、副燃燒室之間的連接通道與副燃燒室切向連接，

9、在壓縮行程中，空氣從主燃燒室經(jīng)連接通道進(jìn)入副燃燒室，在其中形成強(qiáng)烈的有組織的壓縮渦流，因此稱副燃燒室為渦流室。燃油順氣流方向噴射。2)預(yù)燃室燃燒室：其主、副燃燒室之間的連接通道不與副燃燒室切向連接，且截面積較小。在壓縮行程中，空氣在副燃燒室內(nèi)形成強(qiáng)烈的無組織的紊流。燃油逆氣流方向噴射，并在副燃燒室頂部預(yù)先發(fā)火燃燒，故稱副燃燒室為預(yù)燃室。 發(fā)動(dòng)機(jī)的支承：通過機(jī)體和飛輪殼或變速器殼上的支承支撐在車架上。發(fā)動(dòng)機(jī)的支承方法，一般有三點(diǎn)支承和四點(diǎn)支承兩種。三點(diǎn)支承可布置成前一后二或前二后一。采用四點(diǎn)支承法時(shí)，前后各有兩個(gè)支承點(diǎn)。 第三節(jié) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)一、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用及組成功用：將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變

10、為曲軸的旋轉(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，以驅(qū)動(dòng)汽車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)由活塞組、連桿組和曲軸飛輪組的零件組成。 二 活塞組組成：活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿等 活塞與活塞環(huán)的主要作用是與氣缸體及氣缸蓋共同形成密閉的燃燒室?；钊饕袚?dān)燃?xì)鈮毫Γ钊h(huán)則是起到補(bǔ)漏密封的作用。各零件要發(fā)揮自身的工程作用，則必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料應(yīng)用上滿足工作條件的要求。 1、活塞及活塞環(huán) 活塞的基本構(gòu)造可分為：頂部、頭部和裙部?；钊闹饕饔檬浅惺軞飧變?nèi)燃?xì)獾膲毫?，并通過活塞銷及連桿將力傳給曲軸。 活塞功用：活塞的主要功用是承受燃燒氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。此外

11、活塞頂部與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。工作條件：作用在活塞上的有氣體力和往復(fù)慣性力。活塞頂與高溫燃?xì)庵苯咏佑|，使活塞頂?shù)臏囟群芨摺；钊趥?cè)壓力的作用下沿氣缸壁面高速滑動(dòng)，由于潤(rùn)滑條件差，因此摩擦損失大，磨損嚴(yán)重。材料：現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)廣泛采用鋁合金活塞，只在極少數(shù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上采用鑄鐵或耐熱鋼活塞。活塞構(gòu)造：活塞可視為由頂部、頭部和裙部等3部分構(gòu)成。 1)活塞頂部。汽油機(jī)活塞頂部的形狀與燃燒室形狀和壓縮比大小有關(guān)。大多數(shù)汽油機(jī)采用平頂活塞，其優(yōu)點(diǎn)是受熱面積小，加工簡(jiǎn)單。采用凹頂活塞，可以通過改變活塞頂上凹坑的尺寸來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比。 柴油機(jī)活塞頂部形狀取決于混合氣形成方式

12、和燃燒室形狀 柴油機(jī)還有另一類燃燒室，稱為直噴式燃燒室。其全部容積都集中在氣缸內(nèi)，且在活塞頂部設(shè)有深淺不一、形狀各異的燃燒室凹坑。噴油器將燃油直接噴入燃燒室凹坑內(nèi)，使其與運(yùn)動(dòng)氣流相混合，形成可燃混合氣并燃燒。 2)活塞頭部。活塞頂至油環(huán)槽下端面之間的部分稱為活塞頭部?；钊^部應(yīng)該足夠厚，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，以減小熱流阻力，便于熱量從活塞頂經(jīng)活塞環(huán)傳給氣缸壁，使活塞頂部的溫度不致過高。 3)活塞裙部：頭部以下的部分。裙部的形狀應(yīng)該保證活塞在氣缸內(nèi)得到良好的導(dǎo)向，氣缸與活塞之間在任何工況下都應(yīng)保持均勻的、適宜的間隙。間隙過大，活塞敲缸；間隙過小，活塞可能

13、被氣缸卡住。此外，裙部應(yīng)有足夠的實(shí)際承壓面積，以承受側(cè)向力?；钊共砍惺芘蛎泜?cè)向力的一面稱主推力面，承受壓縮側(cè)向力的一面稱次推力面。 活塞裙部變形 活塞的冷卻n 1)自由噴射冷卻法。 從連桿小頭上的噴油孔或從安裝在機(jī)體上的噴油嘴向活塞頂內(nèi)壁噴射機(jī)油。n 2)振蕩冷卻法。 從連桿小頭上的噴油孔將機(jī)油噴入活塞內(nèi)壁的環(huán)形油槽中，由于活塞的運(yùn)動(dòng)使機(jī)油在槽中產(chǎn)生振蕩而冷卻活塞。 n 3)強(qiáng)制冷卻法。 在活塞頭部鑄出冷卻油道或鑄入冷卻油管，使機(jī)油在其中強(qiáng)制流動(dòng)以冷卻活塞。強(qiáng)制冷卻法廣為增壓發(fā)動(dòng)機(jī)所采用。 活塞環(huán)活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)兩種。氣環(huán)：作用是保證活塞與氣缸壁間的密封，防止氣缸中高溫、高壓燃?xì)饴┤肭S

14、箱；傳熱。油環(huán)：作用是刮除氣缸壁上多余的機(jī)油； 輔助氣環(huán)密封?；钊h(huán)工作條件：高溫、高壓、高速以及潤(rùn)滑不良?；钊h(huán)材料：合金鑄鐵。 氣環(huán)的形狀：有一個(gè)切口，且在自由狀態(tài)下非圓，外形尺寸較氣缸尺寸大。油環(huán)的結(jié)構(gòu)：活塞環(huán)按不同的類型主要起到密封和對(duì)缸壁實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑的作用。 活塞環(huán)材料及表面處理 活塞環(huán)材料應(yīng)具有良好的耐磨性、導(dǎo)熱性、耐熱性、沖擊韌性、彈性和足夠的機(jī)械強(qiáng)度。目前廣泛應(yīng)用的活塞環(huán)材料有優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵和鋼帶等。第一道活塞環(huán)外圓面通常進(jìn)行鍍鉻或噴鉬處理。 n氣環(huán) 1)氣環(huán)的密封原理最后漏入曲軸箱內(nèi)的氣體很少，一般僅為進(jìn)氣量的0.21.0 n氣環(huán)開口形狀： 對(duì)漏氣量有一定影響。直

15、開口工藝性好，但密封性差；階梯形開口密封性好，工藝性差；斜開口的密封性和工藝性介于前兩種開口之間，斜角一般為30或45n氣環(huán)斷面形狀：氣環(huán)的斷面形狀多種多樣，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和強(qiáng)化程度，選擇不同斷面形狀的氣環(huán)組合，可以得到最好的密封效果和使用性能。 n矩形環(huán)斷面為矩形。形狀簡(jiǎn)單，加工方便，與氣缸壁接觸面積大，有利于活塞散熱。但磨合性差，而且在與活塞一起作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在環(huán)槽內(nèi)上下竄動(dòng)，把氣缸壁上的機(jī)油不斷地?cái)D入燃燒室中，產(chǎn)生“泵油作用”，使機(jī)油消耗量增加，活塞頂及燃燒室壁面積炭。錐面環(huán)、扭曲環(huán)、梯形環(huán)、桶面環(huán)、開槽環(huán)和頂岸環(huán)（斷面為“L”形 ） 氣環(huán)的泵油作用演示 n梯形環(huán)，斷面為梯形。其主

16、要優(yōu)點(diǎn)是抗粘結(jié)性好。當(dāng)活塞頭部溫度很高時(shí)，竄入第一道環(huán)槽中的機(jī)油容易結(jié)焦并將氣環(huán)粘住。在側(cè)向力換向活塞左右擺動(dòng)時(shí)，梯形環(huán)的側(cè)隙、徑向間隙都發(fā)生變化將環(huán)槽中的膠質(zhì)擠出。楔形環(huán)的工作特點(diǎn)與梯形環(huán)相似，且由于斷面不對(duì)稱，裝入氣缸后也會(huì)發(fā)生扭曲。梯形環(huán)多用作柴油機(jī)的第一道氣環(huán)。n桶面環(huán)，環(huán)的外圓面為外凸圓弧形。其密封性、磨合性及對(duì)氣缸壁表面形狀的適應(yīng)性都比較好。桶面環(huán)在氣缸內(nèi)不論上行或下行均能形成楔形油膜，將環(huán)浮起，從而減輕環(huán)與氣缸壁的磨損。 n開槽環(huán)，在外圓面上加工出環(huán)形槽，在槽內(nèi)填充能吸附機(jī)油的多孔性氧化鐵，有利于潤(rùn)滑、磨合和密封。 頂岸環(huán)，斷面為“L”形。因?yàn)轫敯董h(huán)距活塞頂面近，作功行程時(shí)，燃?xì)?/p>

17、壓力能迅速作用于環(huán)的上側(cè)面和內(nèi)圓面，使環(huán)的下側(cè)面與環(huán)槽的下側(cè)面、外圓面與氣缸壁面貼緊，有利于密封；由于同樣的原因，頂岸環(huán)可以減少汽車尾氣HC的排放量。 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；但有泵油作用扭曲環(huán)斷面不對(duì)稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲，減小泵油作用，減輕磨損錐面環(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；可形成油膜改善潤(rùn)滑，但導(dǎo)熱性差，不適用第一道環(huán)梯形環(huán)可將沉積在環(huán)中的結(jié)焦擠出，避免環(huán)折斷，且密封性較好；但加工困難，精度要求高 桶面環(huán)上下均可形成油膜，且對(duì)活塞的擺動(dòng)適應(yīng)性好，接觸面小，利于密封，但外圓為凸圓弧形，加工困難 活

18、塞銷n功用及工作條件：用來連接活塞和連桿，并將活塞承受的力傳給連桿或相反。在高溫條件下承受很大的周期性沖擊負(fù)荷，且潤(rùn)滑條件較差。 活塞銷必須有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性，質(zhì)量盡可能小，銷與銷孔應(yīng)該有適當(dāng)?shù)呐浜祥g隙和良好的表面質(zhì)量。通常，活塞銷的剛度尤為重要，發(fā)生彎曲變形，可能使活塞銷座損壞。 n材料及結(jié)構(gòu)：活塞銷的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼，如20、20Mn、15Cr、20Cr或20MnV等。外表面滲碳淬硬，再經(jīng)精磨和拋光等精加工。 n結(jié)構(gòu)形狀：基本上是一個(gè)厚壁空心圓柱。其內(nèi)孔形狀有圓柱形、兩段截錐形和組合形。圓柱形孔加工容易，但活塞銷的質(zhì)量較大；兩段截錐形孔的活塞銷質(zhì)量較小，且因?yàn)榛钊N所受

19、的彎矩在其中部最大，所以接近于等強(qiáng)度梁，但錐孔加工較難。 連桿組連桿組由連桿、連桿蓋、連桿瓦及連桿螺栓組成。連桿由連桿小頭、連桿大頭及桿身組成。連桿組中的各零件應(yīng)成組裝配，各組零件不能互換，以保證裝配精度和運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)態(tài)平衡。連桿軸承的間隙及連桿螺栓的扭矩均有嚴(yán)格的技術(shù)要求，必須嚴(yán)格遵守相應(yīng)的規(guī)定。 連桿材料：中碳鋼或合金鋼鍛造而成。如45、40Cr、42CrMo或40MnB等模鍛或輥鍛而成 。連桿組的功用是將活塞承受的力傳給曲軸，并將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 纖維增強(qiáng)鋁合金連桿比用傳統(tǒng)材料制造的連桿要輕30。 連桿組連桿桿身：“工”字形斷面；連桿小頭：通過活塞銷與活塞相連接；連桿

20、大頭：與曲軸的連桿軸徑相連接，通常做成 剖分式的。連桿蓋：與連桿大頭組合鏜孔而成。故應(yīng)配對(duì)。連桿大頭剖分面型式：平切口和斜切口連桿螺栓：規(guī)定的擰緊力矩按一定順序分次均勻擰緊，同時(shí)還要有鎖緊裝置。 連桿軸瓦：巴氏合金、高錫鋁合金、銅鉛合金等。半個(gè)軸瓦自由狀態(tài)下不是半圓形 第四節(jié)曲軸飛輪組曲軸 1曲軸的功用及工作條件 曲軸的功用是把活塞、連桿傳來的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩，用以驅(qū)動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)以及其他輔助裝置。曲軸在周期性變化的氣體力、慣性力及其力矩的共同作用下工作，承受彎曲和扭轉(zhuǎn)交變載荷。 要求：具有足夠的剛度和強(qiáng)度，各工作表面耐磨且潤(rùn)滑良好。2曲軸材料 曲軸一般由45、40Cr、3

21、5Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼模鍛而成，軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，最后進(jìn)行精加工?，F(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 廣泛采用球墨鑄鐵曲軸。球墨鑄鐵價(jià)格便宜，耐磨性能好，軸頸不需硬化處理，同時(shí)金屬消耗量少，機(jī)械加工量也少。為提高曲軸的疲勞強(qiáng)度，消除應(yīng)力集中，軸頸表面應(yīng)進(jìn)行噴丸處理，圓角處要經(jīng)滾壓處理。 3曲軸構(gòu)造 由若干個(gè)單元曲拐構(gòu)成。一個(gè)曲柄銷（又稱連桿軸頸），左右兩個(gè)曲柄臂和左右兩個(gè)主軸頸構(gòu)成一個(gè)單元曲拐。單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸只有一個(gè)曲拐，多缸直列式發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)與氣缸數(shù)相同，V型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。將若干個(gè)單元曲拐按照一定的相位連接起來再加上曲軸前、后端便構(gòu)成一根曲軸。多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，在

22、其曲柄臂上裝有平衡重。按單元曲拐連接方法的不同，曲軸分為整體式和組合式兩類。組成：曲軸前端、曲拐部分和曲軸后端。 發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火順序 點(diǎn)火間隔角：對(duì)于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸轉(zhuǎn)過7200才能進(jìn)行下一次工作循環(huán)；對(duì)于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)（缸數(shù)為i ），在曲軸轉(zhuǎn)過720的時(shí)間內(nèi)，每缸均應(yīng)完成一次做功，其點(diǎn)火間隔角應(yīng)為：7200/i 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序：發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序應(yīng)在保證點(diǎn)火間隔角的前提下，使曲軸負(fù)荷均勻，保證發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。 四缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序?yàn)椋?-2-4-3或1-3-4-2； 六缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序?yàn)椋?-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-5； 曲軸前、后端密封 n曲軸前端借助甩油盤和橡膠油封實(shí)現(xiàn)密封。n

23、曲軸后端的密封裝置 曲軸扭轉(zhuǎn)減振器 n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)象稱為扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，簡(jiǎn)稱扭振。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化頻率與曲軸扭轉(zhuǎn)的自振頻率相同或成整數(shù)倍時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振。共振時(shí)扭轉(zhuǎn)振幅增大，并導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)構(gòu)磨損加劇，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，甚至使曲軸斷裂。為了消減曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多在扭轉(zhuǎn)振幅最大的曲軸前端裝置扭轉(zhuǎn)減振器。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多采用橡膠扭轉(zhuǎn)減振器、硅油扭轉(zhuǎn)減振器和硅油橡膠扭轉(zhuǎn)減振器等。 二、飛輪 功用是將作功行程中傳輸給曲軸的功的一部分貯存起來，用以在其它行程中克服阻力。 除此之外，飛輪還有下列功用：飛輪是摩擦式離合器的主動(dòng)件；在飛輪輪緣上

24、鑲嵌有供起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)用的飛輪齒圈2；在飛輪上還刻有上止點(diǎn)記號(hào)，用來校準(zhǔn)點(diǎn)火定時(shí)或噴油定時(shí)以及調(diào)整氣門間隙。 飛輪邊緣部分做的厚些，可以增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；中間較薄，為減小質(zhì)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)。一缸上止點(diǎn)記號(hào)作用是：調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)飛輪一般中間尺寸較薄，邊緣較厚。為什么？ 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承有連桿襯套、連桿軸承、主軸承和曲軸止推軸承等。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承 連桿軸承和主軸承均承受交變載荷和高速摩擦，因此軸承材料必須具有足夠的抗疲勞強(qiáng)度，而且要摩擦小、耐磨損和耐腐蝕 連桿軸承和主軸承均由上、下兩片軸瓦對(duì)合而成。每一片軸瓦都是由鋼背和減摩合金層或鋼背、減摩合金層和軟鍍層構(gòu)成，前者稱

25、為二層結(jié)構(gòu)軸瓦，后者稱三層結(jié)構(gòu)軸瓦。鋼背是軸瓦的基體，由13mm厚的低碳鋼板制造，以保證有較高的機(jī)械強(qiáng)度。在鋼背上澆鑄減摩合金層，減摩合金材料主要有白合金、銅基合金和鋁基合金。 軸瓦在自由狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)結(jié)合面外端的距離比軸承孔的直徑大，其差值稱為軸瓦的張開量。 曲軸止推軸承n汽車行駛時(shí)由于踩踏離合器而對(duì)曲軸施加軸向推力，使曲軸發(fā)生軸向竄動(dòng)。曲軸止推軸承有翻邊軸瓦、半圓環(huán)止推片和止推軸承環(huán)3種形式。 翻邊軸瓦(是將軸瓦兩側(cè)翻邊作為止推面，在止推面上澆鑄減摩合金。軸瓦的止推面與曲軸止推面之間留有0.060.25mm的間隙，從而限制了曲軸軸向竄動(dòng)量。 思考題1為什么說多缸發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體承受拉、壓、彎、扭等各種形式的機(jī)械負(fù)荷?2曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用如何?由哪些主要零件組成?3為什么要把活塞的橫斷面制成橢圓形，而將其縱斷面制成上小下大的錐形或桶形?4若連桿剛度不足，可能發(fā)生何種故障?5曲拐布置形式與發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序有何關(guān)系?