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1、第二章 機(jī)體零件與曲柄連桿機(jī)構(gòu),機(jī)體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋、氣缸蓋罩和氣缸墊等零件組成。 2.1 氣缸體 氣缸體(Cylinder Block) 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱組成，最大零件，承受拉、壓、彎、扭的機(jī)械負(fù)荷。氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋，冷卻水套和潤(rùn)滑油道等 材料一般選用灰鑄鐵或鋁合金。 氣缸（Cylinder）氣缸體上部的圓柱形空腔 曲軸箱(Crankcase)機(jī)體下部支承曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。 氣缸體分為圖2-2所示的一般（平底）式、龍門(mén)式和隧道式三種形式。,,圖2-1 氣缸體的種類(lèi),按照氣缸排列方式可把氣缸體分成直列式、V型、W型、對(duì)置式和星（Radial）型等形式。,整體式氣
2、缸氣缸直接鏜在氣缸體上 優(yōu)點(diǎn)：整體式氣缸強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的載荷 不足：對(duì)材料要求高，成本高。 氣缸套可裝到氣缸體內(nèi)的單獨(dú)的圓筒形零件，采用耐磨的優(yōu)質(zhì)材料制成. 制造成本低,便于修理和更換，氣缸體的使用壽命長(zhǎng)。 風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)通常在氣缸的外壁鑄造有散熱片。,氣缸套有 干式氣缸套 和濕式氣缸套兩種,2.1.2 曲軸箱 曲軸箱氣缸體下部用來(lái)安裝曲軸的部位；分上曲軸箱和下曲軸箱（油底殼），接合面之間裝有襯墊。 油底殼：裝有穩(wěn)油擋板、放油螺塞、機(jī)油溫度傳感器等，受力很小，薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于總布置和機(jī)油容量。,,,,,,,,曲軸箱通風(fēng)裝置 自然通風(fēng)---從曲軸箱抽出的氣體直接導(dǎo)入大氣中的通
3、風(fēng)方式稱(chēng)為自然通風(fēng)。柴油機(jī)多采用這種曲軸箱自然通風(fēng)方式。,2. 強(qiáng)制通風(fēng) 從曲軸箱抽出的氣體導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管，吸入氣缸再燃燒。汽油機(jī)一般都采用這種曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)方式。,2.1. 3 氣缸蓋 復(fù)雜箱形零件，有進(jìn)、排氣門(mén)座，氣門(mén)導(dǎo)管孔，火花塞的孔或噴油器孔、氣門(mén)搖臂軸固定裝置、凸輪軸軸承孔，冷卻水套等。,工作條件與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|，承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷 型式單體式（缸徑140），分塊式、整體式 “鼻梁區(qū)”汽油機(jī)氣缸蓋上進(jìn)、排氣門(mén)座之間的的地方 “三角區(qū)”柴油機(jī)氣缸蓋上是進(jìn)、排氣門(mén)座和噴油器安裝孔之間的地方的。 材料采用灰鑄鐵、合金鑄鐵鑄成或鋁合金,火花塞,2.1. 4 氣缸襯墊（圖2
4、-9）,功用保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣，漏水和漏油。 要求有一定的彈性，能補(bǔ)償結(jié)合面的不平度，以確保密封，同時(shí)要有好的耐熱性、耐壓性和耐腐蝕性，在高溫、高壓下不燒損、不變形。 氣缸襯墊的材料金屬-石棉襯墊、金屬-復(fù)合材料襯墊和全金屬襯墊三種。應(yīng)用較多的是金屬-石棉襯墊中的銅皮-石棉氣缸墊。,功用把作用于活塞的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩，并把活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 主要零件活塞組、連桿組和曲軸飛輪組三部分。 工作條件相當(dāng)惡劣，承受高溫、高壓、高速和化學(xué)腐蝕作用,2.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu),2.2.1 活塞連桿組（圖2-10） 由活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)、連桿、連桿軸瓦等組
5、成。,,2.2.1.1 活塞,,,,,功用承受氣體壓力，通過(guò)活塞銷(xiāo)傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)，與缸蓋和氣缸壁組成燃燒室。 工作條件（最為嚴(yán)酷）：高溫、高壓、高速、 潤(rùn)滑不良。 高溫瞬時(shí)2500K以上，頂部工作溫度高達(dá)600 700K 高壓作功行程壓力最大，汽油機(jī)高達(dá)35MPa，柴 油機(jī)高達(dá)69MPa，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可達(dá)1416MPa 高速(812m/s)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且速度在不斷地變化, 這就產(chǎn)生了很大的慣性力，使活塞受到很大的 附加載荷。,要求： (1) 有足夠的剛度和強(qiáng)度; (2)質(zhì)量小，盡可能小的往復(fù)慣性力； (3)受熱面積小，散熱性好； (4)熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性能好，耐高 溫、耐磨損
6、。 材料：活塞廣泛采用高強(qiáng)度鋁合金，但在一些低速柴油機(jī)上采用高級(jí)鑄鐵或耐熱鋼。 構(gòu)造：活塞可分為三部分，活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部。,(1) 活塞頂部（圖2-12）平頂活塞、凸頂活塞和凹頂活塞。,(2) 活塞頭部 指最下面一道活塞環(huán)槽到活塞頂之間的部分。它有數(shù)道環(huán)槽(包括隔熱槽)，用以安裝活塞環(huán)，起密封作用，又稱(chēng)為防漏部。 柴油機(jī)壓縮比高，一般有四道環(huán)槽，上部三道安裝氣環(huán)，下部安裝油環(huán)。 汽油機(jī)一般有三道環(huán)槽，其中有兩道氣環(huán)槽和一道油環(huán)槽 活塞頭部的作用安裝活塞環(huán)，密封作用, 隔熱和傳熱作用。 隔熱槽作用：割斷由活塞頂傳向第一道環(huán)的熱流 耐熱護(hù)圈作用----增強(qiáng)環(huán)槽的耐磨性,(3)
7、活塞裙部 從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括裝活塞銷(xiāo)的銷(xiāo)座孔。 功用導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。裙部的長(zhǎng)短取決于側(cè)壓力的大小和活塞直徑。 側(cè)壓力指在壓縮行程和作功行程中，作用在活塞頂部的氣體壓力的水平分力使活塞壓向氣缸壁。 推力面活塞裙部承受側(cè)壓力的兩個(gè)側(cè)面，它們處于與活塞銷(xiāo)軸線相垂直的方向上。 主推力面 ：承受膨脹側(cè)壓力的側(cè)面， 次推力面：承受壓縮側(cè)壓力的側(cè)面。,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： （1）預(yù)先做成橢圓形 ：橢圓的長(zhǎng)軸方向與銷(xiāo)座垂直，短軸方向沿銷(xiāo)座方向 裙部承受氣體側(cè)壓力作用，沿銷(xiāo)軸方向變形量較垂直活塞銷(xiāo)方向大。,（2）預(yù)先做成階梯形、錐形（圖2-15） 活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是
8、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。,（3）活塞裙部開(kāi)槽： 隔熱槽（橫槽）開(kāi)在最下一道環(huán)槽的下面，裙部上邊緣銷(xiāo)座的兩側(cè)(也有開(kāi)在油環(huán)槽之中的)，以減小頭部熱量向裙部傳遞 膨脹槽（豎槽）會(huì)使裙部具有一定的彈性，從而使活塞裝配時(shí)與氣缸間具有盡可能小的間隙，而在熱態(tài)時(shí)又具有補(bǔ)償作用，不致造成活塞在氣缸中卡死。裙部開(kāi)豎槽后，會(huì)使其開(kāi)槽的一側(cè)剛度變小，在裝配時(shí)應(yīng)使其位于作功行程中承受側(cè)壓力較小的一側(cè)。柴油機(jī)活塞受力大，裙部一般不開(kāi)槽。,（4）拖板式（拖鞋式）活塞或短活塞 為了減輕重量，在裙部開(kāi)孔或把裙部不
9、受側(cè)壓力的兩邊切去一部分，以減小慣性力，減小銷(xiāo)座附近的熱變形量，形成拖板式（拖鞋式）活塞或短活塞 拖板式結(jié)構(gòu)裙部彈性好，質(zhì)量小，活塞與氣缸的配合間隙較小，適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。,（5）恒范鋼片式活塞 可減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量，有些汽油機(jī)活塞在活塞裙部或銷(xiāo)座內(nèi)嵌入鋼片。 銷(xiāo)座通過(guò)恒范鋼片與裙部相連，牽制了裙部的熱膨脹變形量。,恒范鋼為含鎳33%36%的低碳鐵鎳合金 膨脹系數(shù)僅為鋁合金的1/10,（6）活塞銷(xiāo)孔中心線位置有的汽油機(jī)上，活塞銷(xiāo)孔中心線是偏離活塞中心線，向作功行程中受主側(cè)壓力的一方偏移了12mm（圖2-33）。 可使活塞在從壓縮行程到作功行程中較為柔和地從壓向氣缸的一面過(guò)渡到壓向氣缸
10、的另一面，以減小敲缸的聲音。在安裝時(shí)，這種活塞銷(xiāo)偏置的方向不能裝反，否則換向敲擊力會(huì)增大，使裙部受損。 (7)活塞冷卻,圖2-34 銷(xiāo)孔置對(duì)側(cè)向力變向時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)的影響,2.2.1.2 活塞環(huán) 活塞環(huán)是具有彈性的開(kāi)口環(huán)，有氣環(huán)和油環(huán)之分。 氣環(huán)的功用：密封，傳熱。 油環(huán)的功用：起布油和刮油的作用，輔助的封氣作用. 工作條件：活塞環(huán)在高溫、高壓、高速和潤(rùn)滑極其困難。 使用壽命最短的零件，容易折斷受到交變應(yīng)力（沿徑向會(huì)產(chǎn)生一張一縮運(yùn)動(dòng)） 要求彈性好，強(qiáng)度高、耐磨損。 活塞環(huán)材料合金鑄鐵(在優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵中加入少量銅、鉻、鉬等合金元素)，第一道環(huán)通常采用鍍鉻或噴鉬處理，其余環(huán)一般鍍錫或磷化，用于改善其磨合
11、性。多孔性鉻層硬度高，并能儲(chǔ)存少量機(jī)油可以減輕磨損和改善潤(rùn)滑；鉬的熔點(diǎn)高，也具有多孔性。,(1) 氣環(huán) 氣環(huán)開(kāi)有切口，具有彈性，在自由狀態(tài)下外徑大于氣缸直徑。氣環(huán)的切口形狀有直開(kāi)口、階梯形開(kāi)口和斜開(kāi)口三種。 汽油機(jī)一般采用2道氣環(huán) 柴油機(jī)一般多采用3道氣環(huán)。 氣環(huán)的斷面形狀很多，最常見(jiàn)的有矩形環(huán)、扭曲環(huán)、錐面環(huán)、梯形環(huán)、桶面環(huán)和頂岸環(huán)等。, 矩形環(huán) 優(yōu)點(diǎn)與不足：斷面為矩形，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，易于生產(chǎn)，應(yīng)用最廣。但是矩形環(huán)有“泵油作用”，易形成積炭（圖2-23）。, 扭曲環(huán)在矩形環(huán)的內(nèi)圓上邊緣或外圓下邊緣切去一部分，使斷面呈不對(duì)稱(chēng)形狀，在環(huán)的內(nèi)圓部分切槽或倒角的稱(chēng)內(nèi)切環(huán)，在環(huán)的外圓部分切槽或
12、倒角的稱(chēng)外切環(huán), 廣泛地應(yīng)用于第2道活塞環(huán)槽上。,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。 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。,安裝時(shí)內(nèi)切口朝上，外切口朝下，不能裝反,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,（ b ）正扭曲內(nèi)切環(huán),（c）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(jiàn)圖2-3
13、1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)的上下竄動(dòng)造成的“泵油”現(xiàn)象。, 錐面環(huán) 斷面呈錐形，外圓工作面上加工一個(gè)很小的錐面(0.51.5)，減小了環(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?；钊滦袝r(shí)，便于刮油；活塞上行時(shí)，由于錐面的“油楔”作用，能在油膜上“飄浮”過(guò)去，減小磨損，不能裝反，否則會(huì)引起機(jī)油上竄。 梯形環(huán) 易把沉積在環(huán)槽中的積炭擠出去，避免了環(huán)被粘在環(huán)槽中而折斷?？梢匝娱L(zhǎng)環(huán)的使用壽命。但是主要缺點(diǎn)是加工困難，精度要求高。 桶面環(huán) 當(dāng)桶面環(huán)上下
14、運(yùn)動(dòng)時(shí)，均能與氣缸壁形成楔形空間，磨損小，對(duì)氣缸表面的適應(yīng)性和對(duì)活塞偏擺的適應(yīng)性均較好，有利于密封。但凸圓弧表面加工較困難。 頂岸環(huán)：有利于密封；可以減少汽車(chē)尾氣HC的排放量,(2) 油環(huán) 油環(huán)有普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種。, 普通油環(huán) 普通油環(huán)又叫整體式油環(huán)。環(huán)的外圓柱面中間加工有凹槽，槽中鉆有小孔或開(kāi)切槽，有些普通環(huán)還在其外側(cè)上邊制有倒角，使環(huán)在隨活塞上行時(shí)形成油楔，可起均布潤(rùn)滑油的作用，下行刮油能力強(qiáng)，減少了潤(rùn)滑油的上竄。, 組合式油環(huán) 組合環(huán)由上下兩片側(cè)軌環(huán)與中間的擴(kuò)脹器組成，側(cè)軌環(huán)用鍍鉻鋼片制成，擴(kuò)脹器的周邊比氣缸內(nèi)圓周略大一些，將側(cè)軌環(huán)緊緊壓向氣缸壁。這種油環(huán)的接觸壓力高，對(duì)氣缸壁面適
15、應(yīng)性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明顯。缺點(diǎn)主要是制造成本高。,螺旋撐簧油環(huán) 軌形撐簧油環(huán),功用--是連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳給連桿。一般都做成空心圓柱體. 工作條件高溫下周期地承受很大的沖擊載荷，其本身又作擺轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且處于潤(rùn)滑條件很差的情況下 要求--活塞銷(xiāo)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，表面韌性好，耐磨性好，重量輕。 材料--低碳鋼和低碳合金鋼制成，外表面經(jīng)滲碳淬火處理以提高硬度，精加工后進(jìn)行磨光，有較高的尺寸精度和表面光潔度。,2.2.1.3 活塞銷(xiāo),活塞銷(xiāo)的內(nèi)孔有三種形狀： A 圓柱形； B 兩段截錐與一段圓柱組合； C 兩段截錐形。 圓柱形孔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，中
16、間部分應(yīng)力最大，兩端較小，結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大，往復(fù)慣性力大； 兩段截錐形孔，接近等強(qiáng)度梁，但孔的加工較復(fù)雜； 組合形孔的結(jié)構(gòu)介于二者之間。,活塞銷(xiāo)與活塞銷(xiāo)座孔及連桿小頭襯套孔的連接配合“全浮式”安裝和“半浮式”安裝。 活塞是鋁活塞，而活塞銷(xiāo)采用鋼材料，鋁比鋼熱膨脹量大。為了保證高溫工作時(shí)活塞銷(xiāo)與活塞銷(xiāo)座孔為過(guò)渡配合。裝配時(shí)，先把鋁活塞加熱到一定程度，然后再把活塞銷(xiāo)裝入。 “半浮式”安裝的特點(diǎn)活塞銷(xiāo)不會(huì)作軸向竄動(dòng)，不需要鎖片。小轎車(chē)上應(yīng)用較多.,2.2.2 連桿 功用連接活塞與曲軸。連桿小頭通過(guò)活塞銷(xiāo)與活塞相連，連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變
17、成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,,,工作條件承受周期性變化的活塞頂部氣體壓 力和慣性力的作用，即壓縮、拉伸和彎曲等交變 載荷。 要求連桿強(qiáng)度高，剛度大，重量輕。 全浮式活塞銷(xiāo)，在連桿小頭孔中壓入減磨的青銅 襯套。在小頭和襯套上銑有油槽或鉆有油孔 半浮式活塞銷(xiāo)是與連桿小頭緊配合的，不需要襯 套和潤(rùn)滑。 連桿桿身“工”字形斷面，抗彎強(qiáng)度好，重量 輕，大圓弧過(guò)渡，且上小下大，壓力潤(rùn)滑連桿， 桿身中部都制有連通大、小頭的油道。 材料連桿體和連桿蓋有優(yōu)質(zhì)的中碳鋼或中碳 合金鋼（如45、40Cr、42CrMo、40MnB等）模 鍛或輥鍛而成。,連桿大頭與曲軸連桿軸頸相連，有平分和斜分兩種 平分 汽油機(jī)多采用這種
18、連桿。 斜分 切分面與連桿桿身軸線成3060夾角。柴油機(jī)多采用這種連桿。柴油機(jī)連桿軸頸較粗，大頭尺寸往往超過(guò)了氣缸直徑，為了使連桿大頭能通過(guò)氣缸，便于拆裝，一般都采用斜切口，最常見(jiàn)的是45夾角。 連桿蓋連桿大頭分開(kāi)可取下的部分，連桿與連桿蓋配對(duì)加工，在同一側(cè)打上配對(duì)記號(hào)，安裝時(shí)不得互相調(diào)換或變更方向。斜切口連桿常用的定位方法有鋸齒定位、圓銷(xiāo)定位、套筒定位和止口定位。 連桿螺栓采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并精加工和熱處理特制而成。安裝連桿蓋擰緊連桿螺栓螺母時(shí)，要用扭力板手分23次交替均勻地?cái)Q緊到規(guī)定的扭矩，擰緊后還應(yīng)可靠的鎖緊。連桿螺栓損壞后絕不能用其它螺栓來(lái)代替。,連桿軸瓦連桿大頭孔內(nèi)的瓦片式滑動(dòng)軸承。
19、軸瓦分上、下兩個(gè)半片，多采用薄壁鋼背軸瓦，內(nèi)表面澆鑄有耐磨合金層。耐磨合金層具有質(zhì)軟，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨損等特點(diǎn)。 耐磨合金---有巴氏合金，銅鋁合金，高錫鋁合金。 定位凸鍵供安裝時(shí)嵌入連桿大頭和連桿蓋的定位槽中，以防軸瓦前后移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，有的軸瓦上還制有油孔，安裝時(shí)應(yīng)與連桿上相應(yīng)的油孔對(duì)齊。,叉形連桿V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿,主副連桿,2.2.3曲軸飛輪組（圖2-32） 曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪和一些附件組成。,,2.2.3.1 曲軸 功用與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動(dòng)力，傳給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和其它輔助裝置（如風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機(jī)等）。 工作條件曲軸承受氣體
20、壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受力大而且受力復(fù)雜，并且承受交變負(fù)荷的沖擊作用，高速旋轉(zhuǎn)。 要求曲軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤(rùn)滑良好。 材料中碳鋼或中碳合金鋼（如45、40Cr等）模鍛而成。為提高耐磨性和耐疲勞強(qiáng)度，軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，并經(jīng)精磨加工，以達(dá)到較高的表面硬度和表面粗糙度的要求。 組成主軸頸，連桿軸頸（曲柄銷(xiāo)）、曲柄、平衡塊、前端和后端等。,曲拐一個(gè)主軸頸、一個(gè)連桿軸頸和一個(gè)曲柄組成。曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動(dòng)機(jī))；V型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。 全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個(gè)。曲軸的強(qiáng)度和剛度都比較好，并且減輕了
21、主軸承載荷，減小了磨損。柴油機(jī)和大部分汽油機(jī)多采用這種形式。 非全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目少或與氣缸數(shù)目相等?？s短了曲軸的總長(zhǎng)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)的總體長(zhǎng)度有所減小。,全支承曲軸,非全支承曲軸,曲軸的連桿軸頸（亦稱(chēng)曲柄銷(xiāo)）是曲軸與連桿的連接部分，通過(guò)曲柄與主軸頸相連，在連接處用圓弧過(guò)渡，以減少應(yīng)力集中。 曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處鑄有(或緊固有)平衡重塊。平衡重塊用來(lái)平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡的離心力矩，有時(shí)還用來(lái)平衡一部分往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 曲軸前端裝有正時(shí)齒輪，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動(dòng)爪等。為了防止機(jī)油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端裝有一
22、個(gè)甩油盤(pán)，在齒輪室蓋上裝有油封。 后端用來(lái)安裝飛輪，在后軸頸與飛輪凸緣之間制成檔油凸緣與回油螺紋，以阻止機(jī)油向后竄漏。,,2.2.3.2 曲拐的布置和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序 曲軸的形狀和曲拐相對(duì)位置(即曲拐的布置)取決于氣缸數(shù)、氣缸排列和發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序。 發(fā)火順序安排的原則 連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠(yuǎn)，以減輕主軸承的載荷，同時(shí)避免可能發(fā)生的進(jìn)氣重疊現(xiàn)象。 作功間隔應(yīng)力求均勻。 發(fā)火間隔角以曲軸轉(zhuǎn)角表示的各缸發(fā)火的間隔時(shí)間，四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火間隔角為720/i，(i為氣缸數(shù)目)。,四沖程直列三缸發(fā)動(dòng)機(jī) 工作順序?yàn)?-3-2或1-2-3。四沖程直列三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火間隔角應(yīng)為7203=240，3個(gè)曲拐互
23、成120 四沖程直列三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)表（工作順序?yàn)?-2-3）,（2）四缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序和曲拐布置：,四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置 四缸四行程發(fā)火間隔角為720/4180。即為1-3-4-2或?yàn)?-2-4-3,表2-1 發(fā)火順序?yàn)?-3-4-2工作循環(huán)表,表2-2 發(fā)火順序?yàn)?-2-4-3工作循環(huán)表,(2) 四行程直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序和曲拐布置： 四行程直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火間隔角為720/6=120，六個(gè)曲拐分別布置在三個(gè)平面內(nèi)，一種發(fā)火順序是1-5-3-6-2-4，國(guó)產(chǎn)汽車(chē)的六缸直列發(fā)動(dòng)機(jī)都用這種，其工作循環(huán)表見(jiàn)表2-3。另一種發(fā)火順序是1-4-2-6-3-5。,表2-3 直列六缸機(jī)工
24、作循環(huán)表 （發(fā)火順序：1-5-3-6-2-4-1）,（3） 四行程V型八缸發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序 發(fā)火間隔角為720/8=90， V型八缸發(fā)動(dòng)機(jī)只有四個(gè)曲拐。 曲拐布置與四缸發(fā)動(dòng)機(jī)相同，四個(gè)曲拐布置在同一平面內(nèi)，也可以布置在兩個(gè)互相錯(cuò)開(kāi)90的平面內(nèi)，使發(fā)動(dòng)機(jī)得到更好地平衡。 發(fā)火順序?yàn)?R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2。,表2-4 發(fā)火順序?yàn)镽1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2 V型八缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)表,2.2.3.3 飛輪 功用 用來(lái)貯存作功行程的能量，克服進(jìn)氣、壓縮和排氣行程的阻力和其它阻力，使曲軸能均勻地旋轉(zhuǎn)。 飛輪外緣壓有的齒圈與起動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合，供起動(dòng)發(fā)動(dòng)
25、機(jī)用； 汽車(chē)離合器也裝在飛輪上，利用飛輪后端面作為驅(qū)動(dòng)件的摩擦面，用來(lái)對(duì)外傳遞動(dòng)力。,,高速旋轉(zhuǎn)件，靜平衡和動(dòng)平衡要求高，用定 位銷(xiāo)和不對(duì)稱(chēng)布置的螺栓來(lái)定位。 用螺栓固定在曲軸后端的接盤(pán)上。 具有很大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的鑄鐵圓盤(pán)，輪緣上鑲 有齒圈（齒圈與飛輪為緊配合，有一定的過(guò) 盈量）。 在飛輪輪緣上作有壓縮上止點(diǎn)記號(hào)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)。 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)。 奧迪100飛輪上有“0”標(biāo)記。,2.2.3.4 曲軸扭轉(zhuǎn)減振器 曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)曲軸各曲拐的轉(zhuǎn)動(dòng)比飛輪時(shí)快時(shí)慢的現(xiàn)象 扭轉(zhuǎn)減振器的功用就是吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振
26、動(dòng)的能量，消減扭轉(zhuǎn)振動(dòng)， 避免發(fā)生強(qiáng)烈的共振及其引起的嚴(yán)重惡果。 加裝扭轉(zhuǎn)減振器的條件曲軸剛度小、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量大、缸數(shù)多及轉(zhuǎn)速高 的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于自振頻率低，強(qiáng)迫振動(dòng)頻率高，容易達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速而發(fā) 生強(qiáng)烈的共振。,橡膠摩擦式 (b)摩擦片式 (c)硅油粘液式 圖2-44 曲軸扭轉(zhuǎn)減振器示意,2.3 平衡機(jī)構(gòu) 曲軸的曲柄臂上設(shè)置的平衡重只能平衡旋轉(zhuǎn)慣性力及其力矩，而往復(fù)慣性力及其力矩的平衡則需采用專(zhuān)門(mén)的平衡機(jī)構(gòu)。 Fj曲柄連桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量將產(chǎn)生往復(fù)慣性力 Fj一階往復(fù)慣性力，與曲軸轉(zhuǎn)角的余弦成正比 Fj-二階往復(fù)慣性力，與二倍曲軸轉(zhuǎn)角的余弦成正比。 Fj=Fj+Fj 往復(fù)慣性力的平衡狀
27、況與氣缸數(shù)、氣缸排列形式及曲拐布置形式等因素有關(guān)。 四沖程直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)一階往復(fù)慣性力、一階往復(fù)慣性力矩和二階往復(fù)慣性力矩都平衡，唯二階往復(fù)慣性力不平衡。,圖2-78 作用于平面曲軸上的一階和二階往復(fù)慣性力示意圖,,圖2-79 鏈傳動(dòng)雙軸平衡機(jī)構(gòu)（三菱公司）,圖2-79所示為兩根平衡軸一高一低在氣缸中心線左右等距布置，上方的平衡軸與曲軸旋轉(zhuǎn)方向相同，下方的平衡軸旋向相反，上下平衡軸的垂直距離等于連桿長(zhǎng)度的0.7倍。這種平衡機(jī)構(gòu)可以顯著地降低由二階往復(fù)慣性力和氣體力所造成的振動(dòng)和噪聲。,圖2-80所示為齒輪傳動(dòng)的雙軸平衡裝置。整個(gè)裝置置于油底殼內(nèi)，兩個(gè)平衡軸高度相同，相對(duì)氣缸中心線左右對(duì)稱(chēng)。,圖
28、2-80 齒輪傳動(dòng)的雙軸平衡裝置（通用汽車(chē)公司）,,圖2-81 單軸平衡機(jī)構(gòu)（夏利TJ376Q）,,2.4 內(nèi)燃機(jī)的燃燒室 燃燒室當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，氣缸蓋、氣缸壁面和活塞頂三部分或氣缸蓋和活塞頂兩部分組成的密閉空間，該密閉空間的容積就是計(jì)算壓縮比時(shí)使用的燃燒室體積。 應(yīng)注意內(nèi)燃機(jī)的燃燒并不只是在上述定義的燃燒室內(nèi)進(jìn)行的。 傳統(tǒng)的汽油機(jī)的燃燒室主要在氣缸蓋上，但隨著缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的出現(xiàn)，以活塞頂部的凹坑已成為燃燒室的重要組成部分。 柴油機(jī)的燃燒室可分為統(tǒng)一式燃燒室（直噴式）和分隔式（非直噴）燃燒室兩大類(lèi)。,(1) 半球型燃燒室（Semi-spherical Type） 半球型燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，火
29、花塞布置在燃燒室中央，火焰行程短，故燃燒速率高，散熱少，熱效率高。這種燃燒室結(jié)構(gòu)上也允許氣門(mén)雙行排列，進(jìn)氣口直徑較大，故充氣效率較高，雖然使配氣機(jī)構(gòu)變得較復(fù)雜，但有利于排氣凈化，在轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上被廣泛地應(yīng)用。 (2) 多球型燃燒室（Multi-spherical Type） 由兩個(gè)以上半球形凹坑組成的,其結(jié)構(gòu)緊湊，面容比小，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，氣門(mén)直徑較大，氣道比較平直，且能產(chǎn)生擠氣渦流。夏利TJ376Q型汽油機(jī)即為此種燃燒室。 (3) 楔型燃燒室（Wedge Type） 楔型燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，散熱面積小，熱損失也小，能保證混合氣在壓縮行程中形成良好的渦流運(yùn)動(dòng)，有利于提高混合氣的混合質(zhì)量，進(jìn)氣阻
30、力小，提高了充氣效率。氣門(mén)排成一列，使配氣機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但火花塞置于楔形燃燒室高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長(zhǎng)些，切諾基轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用這種形式的燃燒室。,4) 篷型燃燒室（Pent Roof Type） (圖214e) 近年來(lái)在高性能多氣門(mén)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛應(yīng)用的燃燒室。特別是小氣門(mén)夾角的淺篷形燃燒室得到了較大的發(fā)展。在每缸四氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)歐寶V6、奔馳320E、富士EJ20等和每缸五氣門(mén)汽油機(jī)三菱3G81等上得到了應(yīng)用。 5) 浴盆型（Bathtub Type）燃燒室 浴盆型燃燒室，氣缸蓋工藝性好，制造成本低，但因氣門(mén)直徑易受限制，進(jìn)、排氣效果要比半球型燃燒室差。捷達(dá)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、奧迪轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用盆型燃燒室。,
31、6） 活塞頂燃燒室,豐田汽油機(jī)的燃燒室,三菱GDI汽油機(jī)的燃燒室,,2.4.2 柴油機(jī)的燃燒室 2.4.2.1 柴油機(jī)燃燒室的種類(lèi) 柴油機(jī)的燃燒室 統(tǒng)一式燃燒室（直接噴射式柴油機(jī)用） 分隔式燃燒室（非直接噴射式柴油機(jī)用） 根據(jù)燃燒室的特點(diǎn)也常把柴油機(jī)區(qū)分 直接噴射式（DI）柴油機(jī)（Direct-injection engine） 非直接噴射式（IDI）柴油機(jī)（Indirect-injection engine）,2.4.2.2 柴油機(jī)的統(tǒng)一式燃燒室 混合氣形成燃油自噴油器直接噴射到燃燒室中，借噴出油注的形狀和燃燒室形狀的匹配，以及燃燒室內(nèi)空氣渦流運(yùn)動(dòng)，迅速形成混合氣。 構(gòu)造特點(diǎn)由活塞凹頂頂部與
32、氣缸蓋底部所包圍的單一內(nèi)腔，幾乎全部容積都在活塞頂面上，缸蓋底面一般是平的，活塞頂部下凹。 DI柴油機(jī)的燃燒室的種類(lèi)常見(jiàn)的有型、淺球型、器皿型、U型等。 （1）型燃燒室 采用螺旋進(jìn)氣道或切向進(jìn)氣道，以產(chǎn)生進(jìn)氣渦流，并于壓縮末期組織中等強(qiáng)度的繞氣缸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的擠氣渦流，促進(jìn)混合氣的形成和改善燃燒狀況 采用小孔徑的多孔噴油器。 混合氣形成的方式空間霧化混合。燃油以較高的壓力 (1722MPa)噴入氣缸時(shí)，大部分燃油以霧狀分布在燃燒室空間，少量燃油由于空氣渦流運(yùn)動(dòng)的作用，被甩到燃燒室壁面上形成油膜。油膜受熱蒸發(fā)，并在燃燒開(kāi)始后大量蒸發(fā)，柴油蒸汽被空氣渦流帶走，迅速與空氣形成可燃混合氣。,優(yōu)點(diǎn)：形狀簡(jiǎn)單
33、、易于加工；結(jié)構(gòu)緊湊、散熱面積小、熱效率高；一部分燃油在空間先形成混合氣而發(fā)火，起動(dòng)性較好。 缺點(diǎn)：要求的噴油壓力高，對(duì)配套的噴油泵和噴油器中的配合偶件加工精度要求高；多孔噴油器的噴孔直徑小，易于堵塞；同時(shí)著火的混合氣較多，發(fā)動(dòng)機(jī)工作比較粗暴。,(2) 球形燃燒室： 利用強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流來(lái)促進(jìn)混合氣形成的。 混合氣形成的方式油膜表面蒸發(fā)混合。 燃油以較高的噴射壓力(1719MPa)由噴油器順氣流方向和接近燃燒室切線方向噴入燃燒室 空氣渦流的作用，絕大部分的燃油附在燃燒室壁面上，形成一層比較均勻的油膜。 缺點(diǎn)：起動(dòng)困難，須采用螺旋形進(jìn)氣道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。 優(yōu)點(diǎn)：工作柔和，噪音小。,2.4.2.3 柴油機(jī)的分隔式燃燒室 分隔式燃燒室由兩部分組成，一部分位于活塞頂與氣缸底面之間，稱(chēng)為主燃燒室，另一部分在氣缸蓋中，稱(chēng)為副燃燒室。這兩部分由一個(gè)或幾個(gè)孔道相連。 分隔式燃燒室的常見(jiàn)型式有渦流室燃燒室(Swirl Chamber)和預(yù)燃室燃燒室(Precombustion Chamber)兩種。 （1）渦流室 優(yōu)點(diǎn)：工作柔和，空氣利用率較高，噴射壓力也較低。 缺點(diǎn)：熱損失大，經(jīng)濟(jì)性差，起動(dòng)困難。,,（2）預(yù)燃室燃燒室（圖2-87）: 缸蓋上有預(yù)燃室，占燃燒室總?cè)莘e的1/3，預(yù)燃室與主燃室有通道，活塞為平頂。因?yàn)橥ǖ啦皇乔邢虻?，所以壓縮時(shí)不產(chǎn)生渦流。,
機(jī)體零件與曲柄連桿機(jī)構(gòu).ppt
