曲柄連桿機(jī)構(gòu)課件.ppt

1 第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 2 概述 一、功用： 作功沖程：將燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊?復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，再轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對(duì)外輸 出動(dòng)力 其他沖程： 把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)直 線運(yùn)動(dòng)（依靠曲軸與飛輪的慣性） 3 二、組成： 1、 機(jī)體組 ： 氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸 套、氣缸蓋和氣缸墊 -不動(dòng)件 曲軸箱 氣缸體 氣缸墊 氣缸蓋 氣缸 油道和水道 油底殼 4 2、 活塞連桿組： 由活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿 -運(yùn)動(dòng)件 氣環(huán) 油環(huán) 活塞銷 活塞 連桿 連桿螺栓 連桿軸瓦 連桿蓋 5 3、 曲軸飛輪組： 曲軸、飛輪 減振器 起動(dòng)爪 正時(shí)齒輪 主軸瓦 皮帶輪 扭轉(zhuǎn)減振器 飛輪 飛輪螺栓 曲軸 6 三 、 工作條件 ： 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)直接與高溫高壓 氣體接觸，曲軸的旋轉(zhuǎn)速度又很高，活塞往復(fù) 運(yùn)動(dòng)的線速度相當(dāng)大，同時(shí)與可燃混合氣和燃 燒廢氣接觸，曲柄連桿機(jī)構(gòu)還受到化學(xué)腐蝕作 用，并且潤(rùn)滑困難?？梢姡B桿機(jī)構(gòu)的工 作條件相當(dāng)惡劣，它要承受高溫、高壓、高速 和化學(xué)腐蝕作用。 工作條件 :高溫 ,高壓 ,高速 , 化學(xué)腐蝕 受力分析 :氣體作用力 ,往復(fù) 慣 性力 , 離心力， 摩擦力 7 三、受力分析 曲柄連桿機(jī)構(gòu)受的力 主要有 氣壓力 P， 往復(fù) 慣性力 Pj， 旋轉(zhuǎn)離心 力 Pc和摩擦力 F。 P Pj PC F 8 1、 氣壓力：氣壓力 P的集中力 PP分解為側(cè) 壓力 NP和 SP， SP分解為 RP和 TP， RP使曲軸 主軸頸處受壓， TP為周向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的力。 (1)作功行程：側(cè)壓力 NP向左，活塞的左側(cè) 面壓向氣缸壁，左側(cè) 磨損嚴(yán)重 NP SP P RP TP 9 (2)壓縮行程：側(cè)壓 力 NP向右，活塞的 右側(cè)面壓向氣缸壁， 左側(cè)磨損嚴(yán)重 NP P SP RP T P 10 2、 往復(fù)慣性力 Pj：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 11 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 12 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。 F 13 2.1 機(jī)體組 機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安 裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要零件和附件， 承受各種載荷。因此，機(jī)體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度 機(jī) 體組由氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋、氣缸 墊組成。 曲軸箱 氣缸體 氣缸墊 氣缸蓋 氣缸 油道和水道 油底殼 14 1、 氣缸體 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體 ， 稱為氣缸體 曲軸箱 ， 也可稱為氣缸體 。 氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成 ， 氣缸體 上部的圓柱形空腔稱為氣缸 ， 下半部為支承曲軸的曲軸箱 ， 其 內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間 。 在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋 ， 冷卻 水套和潤(rùn)滑油道等 。 15 氣缸體的分類 1） 根據(jù)氣缸的排列方式 （ 1） 直列式：多用于六缸以下的發(fā)動(dòng)機(jī) 。 （ 2） V型式：縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度和高度 ， 多用于八缸以上發(fā)動(dòng)機(jī) 。 （ 3）對(duì)臵式：是 V型的特殊形式。 16 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。 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。 17 高度小，總體布置 方便。 對(duì)置氣缸式發(fā)動(dòng)機(jī) 18 名稱 性能 應(yīng)用 一般式 （平分式） 機(jī)體高度小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，便于加 工拆卸。剛度和強(qiáng)度差。 492Q汽油機(jī)， 90系列 柴油機(jī)。（中小型） 龍門式 強(qiáng)度和剛度較好。工藝性差、結(jié)構(gòu)笨重、加工困難。（大中型發(fā)動(dòng)機(jī)） 捷達(dá)轎車、富康轎車、桑塔納轎車 隧道式 結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好。難加工、工藝 性差、曲軸拆卸不方便。 主軸承同軸度易 保證，主軸承用滾動(dòng)軸承 負(fù)荷較大的柴油機(jī) 上 。 油底殼 安裝平 面和曲 軸旋轉(zhuǎn) 中心在 同一高 度。 氣缸體上曲 軸的主軸承 孔為整體式。 2）按氣缸體與油底殼安裝平面位臵不同分為 油底殼安裝 平面低于曲 軸的旋轉(zhuǎn)中 心。 19 3）根據(jù)冷卻方式不同 (1)、水冷 (2)、風(fēng)冷 20 4）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。 類型 構(gòu)造 性能及應(yīng)用 整體式 氣缸直接鏜在氣缸體上 強(qiáng)度和剛度好，能承受大負(fù)荷。成本高。 鑲嵌式 用耐磨優(yōu)質(zhì)材料 制成氣缸套，再 裝到一般材料制 成的氣缸體內(nèi)。 降低了制造成本，便 于修理和更換氣缸套， 延長(zhǎng)了氣缸體的使用 壽命。 21 氣缸套 目的：解決成本與壽命之間的矛盾 。 氣缸內(nèi)鑲了用耐磨的高級(jí)鑄鐵材料制成的氣缸 套，而缸體則可用價(jià)廉的普通鑄鐵或質(zhì)量輕的 鋁合金制成，這樣，既延長(zhǎng)了使用壽命，又節(jié) 省了好材料。 22 性能如何？ 5）干缸套和濕缸套 名稱 特點(diǎn) 示意圖 干缸套 外壁不直接與冷卻水接觸。 1）壁厚較?。?1mm 3mm）； 2） 與剛體承孔過盈配合； 3） 不易漏水漏氣 。 濕缸套 外壁直接與冷卻水接觸。 1）壁厚較厚（ 5mm 9mm）； 2） 散熱效果好； 3） 易漏水漏氣； 4） 易穴蝕。 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。 23 2.型式 （ 1） 干式缸套 13mm 定義 ：其外表面不直接 與冷卻水接觸 。 特點(diǎn)： 1)壁厚較薄 （ 1mm 3mm） ； 2)與缸體承孔過盈配合； 3)不易漏水漏氣。 13mm 24 （ 2） 濕式缸套 定義 ：其外表面直 接與冷卻水接觸 。 特點(diǎn)： 1) 壁 厚 較 厚 （ 5mm 9mm） ； 2)散熱效果好； 3)易漏水漏氣； 4)易穴蝕 59 mm 0.050.15 mm 25 定位： 1） 徑向：靠上下兩個(gè)凸 出的 、 與氣缸體間為動(dòng)配 合的圓環(huán)帶 A和 B。 2） 軸向：利用缸套上部 凸緣與缸體相應(yīng)的臺(tái)階 。 0.050.15 mm A B 26 密封： 上部：缸套頂面高出缸體 0.05mm 0.15mm，當(dāng)氣缸 蓋螺栓擰緊后，缸套與缸體 凸臺(tái)接合處、缸套與缸墊接 合處，承受較大的壓緊力。 0.050.15mm 27 1）下部： 1 3個(gè)耐熱耐油的橡膠密封圈。 28 2、 氣缸蓋與燃燒室 1)、氣缸蓋 （汽油機(jī)多為整體式；柴油機(jī)多為分開式） 功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成燃燒室。 工作條件：由于接觸溫度很高的燃?xì)猓猿惺艿臒嶝?fù)荷很大。 材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金。 氣缸蓋上有冷卻水套、燃燒室、進(jìn)排氣門道、氣門導(dǎo)管孔和進(jìn)排氣 門座、火花塞孔（汽油機(jī)）或噴油器座孔。 多缸一蓋安裝時(shí)：由中央對(duì) 稱向四周擴(kuò)展擰緊螺栓 分 2 3次 。拆卸相反順序。 鋁合金缸蓋冷機(jī)擰緊即可； 鑄鐵缸蓋冷機(jī)擰緊后熱機(jī)還 需擰緊一次 29 2）、汽油機(jī)燃燒室 要求： 結(jié)構(gòu)緊湊，冷卻面積?。荒苁够旌蠚庠趬嚎s行程中形成良好的渦流運(yùn)動(dòng) 類型 名稱 特點(diǎn) 示意圖 應(yīng)用 半球形 結(jié)構(gòu)緊湊、 排氣效果好 火焰行程短、燃燒速率 高、熱損失小、熱效率 高 桑塔納 夏 利 富康 楔形 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、散熱 面積小、熱損失少；火 花塞臵于燃燒室最高處， 火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長(zhǎng) ,燃燒 速度較快 切諾基 盆形 工藝性好、成本低、進(jìn) 排氣效果不如半球形燃 燒室 ,燃燒速度較低 捷達(dá) 奧迪 30 2） 、 汽油機(jī)燃燒室 （ 1） 盆形燃燒室：其特點(diǎn)為 1） 氣門平行于氣缸軸線； 2） 有擠氣 冷激面 ， 可形成擠氣渦流； 3） 盆的形狀狹窄 ， 氣門尺寸受限 ， 換氣質(zhì)量較差 ， 燃燒速度較低 ， CO和 HC排放較高而 NO的排放較 低 。 31 （ 2） 楔形燃燒室：其特點(diǎn)為 1） 氣門斜置 ， 氣流導(dǎo)流較好 ， 充氣效率高； 2） 有擠氣 冷激面 ， 可形成擠氣渦流； 燃燒速度較快， CO和 HC排放較低而 NO的 排放稍高。 32 （ 3） 半球形燃燒室：其 特點(diǎn)為 1)氣門成橫向 V型排列 ， 因此氣門頭部直徑可以做 得較大 ， 換氣好； 2)火花塞位于燃燒室的中 部火焰行程短 ， 燃燒速度 最高 ， 動(dòng)力性 、 經(jīng)濟(jì)性最 好 。 是高速發(fā)動(dòng)機(jī)常用的 燃燒室； 3)CO和 HC排放最少，而 NO的排放較高。 33 3、 氣缸墊 1） .作用：保證缸體與缸蓋間的密封 ， 防止漏水 、 漏氣 、 竄油 。 2） .材料：有彈性、耐熱性、耐壓性 3） .安裝時(shí)注意方向 34 4） . 構(gòu)造 （ 1） 金屬 石棉墊：（見 a、 b） 外包銅皮和鋼片，且在缸口、水 孔、油道口周圍卷邊加強(qiáng)，內(nèi)填 石棉（常摻入銅屑或鋼絲，以堅(jiān) 強(qiáng)導(dǎo)熱）。 （ 2） 金屬骨架 石棉墊：以編 織的鋼絲網(wǎng)（圖 c）或有孔鋼板 （圖 e）為骨架，外覆石棉，只 在缸口、水孔、油道口處用金屬 片包邊。 （ 3） 純金屬墊：（見圖 e）由 單層或多層金屬片（銅、鋁或低 碳鋼）制成，用于某些強(qiáng)化發(fā)動(dòng) 機(jī)。 （ 4） 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。 35 4、 油底殼 1).功用：貯存和冷卻機(jī)油并封閉曲軸箱 。 2).構(gòu)造： （ 1） 用薄鋼板沖壓而成 。 (2)內(nèi)部設(shè)有穩(wěn)油擋板 ， 以防止汽車振動(dòng)時(shí)油底殼油面產(chǎn)生較 大的波動(dòng) 。 (3)最低處有放油塞 (磁性 ) (4) 曲軸箱與油底殼之間有密封襯墊。 36 2.2 活塞連桿組 37 38 1 活塞 1）功用： (1)與氣缸蓋、氣缸壁等共同組成燃燒室； (2)承力傳力：承受氣體壓力，并將此力傳給連桿，以推動(dòng)曲 軸旋轉(zhuǎn)。 2）工作環(huán)境： 高溫、散熱條件差；頂部工作溫度高達(dá) 600-700K，且分 布不均勻；高速，線速度達(dá)到 10m/s，承受很大的慣性力?；?塞頂部承受最高可達(dá) 3-5MPa（汽油機(jī)）的壓力，使之變形， 破壞配合聯(lián)結(jié)。 3）材料： 鋁合金：質(zhì)量小 （約為鑄鐵活塞的 50% 70%）； 導(dǎo)熱性好（約為鑄鐵的三倍）； 3. 熱膨脹系數(shù)大。 灰鑄鐵 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 39 4） 構(gòu)造：活塞可分為頂部 、 頭部 、 裙部 銷座 40 (1)、 頂部：是燃燒室的組成部分 ， 用來承受氣體壓力 。 形狀 示意圖 平頂 凸頂 凹頂 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、位臵 必須有利于可燃混 合氣的燃燒；提高 壓縮比，防止碰氣 門。（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 ) 41 2）活塞頭部 位臵：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。 氣環(huán)槽 油環(huán)槽 工作條件 最惡劣， 應(yīng)離頂部 遠(yuǎn)些。 (1)、安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸、 (2)、防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)， (3)、將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。 作用： 活塞 銷孔 42 3）活塞裙部 (1)位 臵：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷座孔。 (2)作用：對(duì)活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力， 防治破壞油膜。 43 （ 3） 活塞的變形及采取的相應(yīng)措施 a、 變形原因：熱膨脹 、 側(cè)壓力和氣體壓力 。 44 b、 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??； （ 3） 裙部周向近似橢圓形變化 ， 長(zhǎng)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 。 45 c.結(jié)構(gòu)措施 （ 1） 活塞縱斷面制成上小下大的截錐形 。 46 （ 2） 活塞裙部制成橢圓形，長(zhǎng)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。 47 （ 3） 裙部開隔熱 膨脹槽，其中橫槽叫隔熱槽，豎槽叫膨 脹槽。 (柴油機(jī)一般不開 ) 48 （ 4） 偏臵銷座 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 1mm 2mm。 2、 作用：減輕活塞換向時(shí)對(duì)氣缸壁的敲擊 。 49 3、 原理：因銷座偏臵 ， 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 。 可見偏臵銷座使活塞換向分成 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 ， 兩步過渡 使換向沖擊力大為減弱 。 50 二、活塞環(huán) 是具有彈性的開口環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)。 工作條件：高溫、高壓、高速、極難潤(rùn)滑。 平均壽命： 6萬公里 1氣環(huán) 1） .作用： （ 1） 密封：防止氣缸內(nèi)的氣體竄入油底殼； （ 2） 傳熱：將活塞頭部的熱量傳給氣缸壁； （ 3） 輔助刮油 、 布油 。 氣環(huán)盡量少（ 2-3）； 安裝時(shí)切口錯(cuò)開（迷宮） 51 活塞環(huán)的間隙 （ 1） 端隙 1：又稱開口間隙 ， 是活塞環(huán)裝入氣 缸后開口處的間隙 。 一般為 0.25mm 0.50mm； 2） .結(jié)構(gòu)與密封原理： 52 （ 2） 側(cè)隙 2：又稱邊隙 ， 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 0.07mm； （ 3） 背隙 3：是 活塞環(huán)裝入氣缸后 ， 活塞環(huán) 背面與環(huán)槽底部的間隙 。 0.5mm 1mm； 2 3 53 氣環(huán)的密封原理 （ 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 P0作用 下與缸壁壓緊 ， 形成第一密封面 。 第一密封面 54 （ 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 P1， 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 。 Pj F P1 第二密封面 55 （ 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。 56 3） .活塞環(huán)的泵 油作用及危害 原因： （ 1） 存在側(cè)隙 和背隙； （ 2） 環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí) 在環(huán)槽中靠上靠 下 。 57 危害： （ 1） 增加了潤(rùn)滑油的消耗； （ 2） 火花塞沾油不跳火； （ 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 。 58 措施： （ 1） 采用扭曲環(huán)； （ 2） 采用組合式油環(huán)； （ 3） 油環(huán)下設(shè)減壓腔 59 4） .氣環(huán)的斷面形狀 氣環(huán)的斷面形狀 a)矩形環(huán)； b)錐形環(huán)； c)內(nèi)切口扭曲環(huán)； d)外切口扭曲環(huán)； e)梯形環(huán)； f)桶形環(huán) 60 （ 1） 矩形環(huán)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 與缸壁接觸面積 大 ， 散熱好 ， 但易泵油 。 61 （ 2） 錐形環(huán) 1） 特點(diǎn)：與缸壁線接觸 ， 有利于密封和磨合 。 下行有刮 油作用 ， 上行有布油作用 ， 并可形成楔形油膜 。 2） 安裝注意： 錐角朝下 （ 在環(huán)端有向上或 TOP等標(biāo)記 ） ；安裝時(shí) ， 不能 裝反 ， 否則會(huì)引起機(jī)油上竄 錐形環(huán)傳熱性差 ， 常裝到第二 、 三道環(huán)槽上 。 62 （ 3） 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 。 扭曲原理：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 F和 F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 。 e 63 1） 特點(diǎn) 具有錐形環(huán)的特點(diǎn)； 減小了泵油作用； 作功行程環(huán)不再扭曲 ， 兩個(gè)密封面達(dá)到完全接觸 ， 利于散熱 。 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 。 安裝：注意斷面形狀和方向 ， 內(nèi)切口朝上 ， 外切口朝下 ， 不能 裝反 。 64 （ 4） 桶形環(huán)：其特點(diǎn)為 1） 環(huán)的外圓面為凸圓弧形； 2） 環(huán)面與缸壁圓弧接觸 ， 避免了棱角負(fù)荷； 環(huán)上下運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 均能形成楔形油膜 。 65 （ 5） 梯形環(huán)： 當(dāng)活塞在側(cè)壓力作 用下左 、 右換向時(shí) ， 環(huán)的側(cè)隙和背隙將 不斷變化 ， 使膠狀 油焦不斷從環(huán)槽中 被擠出 。 梯形環(huán)用 于熱負(fù)荷較大的柴 油機(jī)的第一道環(huán) 。 66 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 扭曲環(huán) 斷面不對(duì)稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲 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。 梯形環(huán) 加工困難，精度要求高 桶面環(huán) 外圓為凸圓弧形 67 （ 二 ） 油環(huán) （ 一般為一道 ， 柴油機(jī)一般兩道 ） 1.作用：刮油 。 即將氣缸壁上多余的潤(rùn)滑油刮下來 。 68 2.類型 （ 1） 整體式 其外圓上切有環(huán)形槽，槽底開有回油用的小孔或窄槽。 69 （ 2） 組合式：由上下刮油片和產(chǎn)生徑向、軸向彈力的襯簧組 成。 1-鋼片； 2-襯簧； 3-徑向襯簧； 4-軸向襯簧； 5-活塞 70 其特點(diǎn)為 1）密封好：第一密封面，靠徑向力，因襯簧長(zhǎng) 大于刮片長(zhǎng)而產(chǎn)生徑向力。 第二密封面，靠軸向力，因襯簧和鋼片 總厚度大于環(huán)槽高而產(chǎn)生軸向力。 2) 無側(cè)隙，不竄油。 3) 刮油能力強(qiáng)：因鋼片薄，對(duì)缸壁比壓大。 4) 上下片可分別動(dòng)作，適應(yīng)性好。 5) 回油能力強(qiáng)。 71 三 、 活塞銷 1作用：連接活塞和連桿 ， 并傳遞活塞的力給連桿 。 2結(jié)構(gòu)：用低碳鋼或低碳合金鋼制成的厚壁管狀體 。 72 3連接方式 1.全浮式 （ 1）定義： 在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作溫度下，活塞銷在連桿小頭孔和活 塞銷座孔中都能轉(zhuǎn)動(dòng) 。 (2)裝配： 1）銷與銷座孔在冷態(tài)時(shí)為過渡配合，采用分組選配法。 2）熱裝合：將活塞放入熱水或熱油中加熱后，迅速將銷裝入。 73 2.半浮式 (1)定義： 銷與銷座孔和連桿小頭兩處，一處固定，一處浮動(dòng) 。 （一般固定連桿小頭） (2)裝配：加熱連桿小頭后，將銷裝入，冷態(tài)時(shí)為過盈配合。 74 四、連桿 1功用： 將活塞的力傳給曲軸，變活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 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 組成 1)、小頭：用來安裝活塞銷，以連 接活塞。（全浮式有油溝） 2)、桿身：常做成 “ 工 ” 字形斷面。 3)、大頭：與曲軸的連桿軸頸相連。 大頭一般做成分開式，即連桿體 大頭和連桿蓋。 連桿一般都采用中碳鋼或合金鋼鍛造而成，少數(shù)球墨鑄鐵 75 3連桿大頭 （ 1） 切口形式：有平切口 (汽油機(jī) )和斜切口 (柴油機(jī) )兩種。 （ 2） 定位方式 連桿螺栓定位：靠連桿螺栓的光圓柱部分與螺栓孔的配合來定位。 其定位精度較差，用于切口連桿。 鋸齒形定位：依靠接合面的齒形定位。 套或銷定位：依靠套或銷與連桿體（或蓋）的孔緊配合定位。 止口定位 斜切口（ 30-60 一般 45） 76 (3)噴油孔： 有的連桿的大頭面對(duì)氣缸主承壓面的一側(cè)，鉆一噴油孔（ 1mm 1.5mm），以潤(rùn)滑氣缸主承壓面。 。 4連桿的安裝 (1)、不能破壞連桿桿身與蓋的配對(duì)及裝合方向，在二在者的同一 側(cè)打有配對(duì)標(biāo)記。 (2)、不能裝反，也不能亂缸，在桿身上有方向標(biāo)記，大頭側(cè)面有 缸號(hào)標(biāo)記。 77 4 連桿軸承（俗稱小瓦） 1.作用：保護(hù)連桿軸頸及連桿大頭孔。 2. 組成：由鋼背和減磨層組成。鋼背由 1mm 3mm的低碳鋼制成。 減磨層為 0.3mm 0.7mm的減磨合金，層質(zhì)較軟能保護(hù)軸頸。 連桿軸瓦上制有定位凸鍵，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。 78 79 3. 減磨層材料 （ 1） 白合金（巴氏合金）：減磨性能好，但機(jī)械強(qiáng)度低，且耐熱 性差。常用于負(fù)荷不大的汽油機(jī)。 （ 2） 銅鉛合金：機(jī)械強(qiáng)度高，承載能力大，耐熱性好。多用于高 負(fù)荷的柴油機(jī)。但其減磨性能差。 （ 3） 鋁基合金：有鋁銻鎂合金、低錫鋁合金和高錫鋁合金三種。 1）鋁銻鎂合金和低錫鋁合金：機(jī)械性能好，負(fù)載能力強(qiáng)，但其減 磨性能差。 主要用于柴油機(jī)。 2） 高錫鋁合金：具有較好的機(jī)械性能和減磨性能，廣泛應(yīng)用于柴 油機(jī)和汽油機(jī)。 4、 軸瓦的自由彈勢(shì) （ 1）定義：軸瓦在自由狀態(tài)下的曲率半徑略大于座孔半徑，其直 徑之差稱為自由彈勢(shì)或張開量。 （ 2） 配合過盈：因軸瓦外徑周長(zhǎng)較座孔周長(zhǎng)稍大，連桿螺栓緊固 后，便產(chǎn)生一定的配合過盈量?？亢线m的過盈量保證軸瓦在工作時(shí) 不轉(zhuǎn)、不移、不振，并可使軸瓦與座孔緊密貼合，以利散熱。 80 2.3 曲軸飛輪組 由曲軸 、 飛輪 、 減振器等組成 。 起動(dòng)爪 正時(shí)齒輪 主軸瓦 皮帶輪 扭轉(zhuǎn)減振器 飛輪 飛輪螺栓 曲軸 81 一、曲軸 （一）功用 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)及其它附屬裝臵。 材料：大多采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中合金碳鋼。有的 采用球墨鑄鐵。 工作條件：受氣體壓力、慣性力、慣性力矩。承受交變載荷的 沖擊。 82 （二）構(gòu)造： 曲軸包括前端軸、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。 前端軸 連桿軸頸 曲軸軸頸 后端軸 平衡重 曲拐 曲柄 曲軸的曲拐數(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。 83 1.主軸頸和連桿軸頸 1)主軸頸是曲軸的支承部分 (主軸承 )。 每個(gè)連桿軸頸兩邊都有一個(gè)主軸頸者，稱為全支承曲軸 ； 主軸頸數(shù)等于 或少于連桿軸頸數(shù)者稱為非全支承曲軸 。 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 應(yīng)用 全支承曲軸 提高曲軸的剛度和 彎曲強(qiáng)度，減輕主 軸承的載荷 曲軸的加工表面 增多，主軸承數(shù) 增多，使機(jī)體加 長(zhǎng) 柴油機(jī)一般多 采用此種支撐 方式 非全支承曲軸 縮短了曲軸的長(zhǎng)度， 使發(fā)動(dòng)機(jī)總體長(zhǎng)度 有所減小 主軸承載荷較大 承受載荷較小 的汽油機(jī)可以 采用此種方式 84 2)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 85 2.曲軸臂： 曲軸臂是用來連接主軸頸和連桿軸頸的 。 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 。 86 3.前端軸與后端軸 （ 1）作用： 前端軸用來安裝正時(shí)齒輪、皮帶輪、扭轉(zhuǎn)減振器及 起動(dòng)爪等；后端軸有飛輪結(jié)合盤 (凸緣盤 )，用來安裝飛 輪。 （ 2）前后端的密封： 曲軸前后端都伸出曲軸箱，為了防止?jié)櫥脱剌S 頸流出，在曲軸前后都設(shè)有防漏裝臵。 87 常用的防漏裝臵有擋油盤、填料油封、自緊油封、 回油螺紋等。 88 89 4.曲軸的軸向定位 （ 1） 結(jié)構(gòu)： 止推片：在某一道主軸承的兩側(cè)裝止推片。止推片由低 碳鋼背和減磨層組成。 翻邊軸瓦： 90 （ 2） 安裝注意：止推片有減磨層的一面 朝向轉(zhuǎn)動(dòng)件 (有油槽一面 )。當(dāng)曲軸向前 竄動(dòng)時(shí)，后止推片承受軸向推力；向后 竄動(dòng)時(shí)，前止推片承受軸向推力。 91 （ 3）曲軸的軸向間隙的調(diào)整： 更換止推片的厚度。 92 5.曲拐的布臵 （ 1） 布臵原則 1） 使各缸作功間隔角盡量相等。對(duì) 直列多缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，作功間隔角 為 7200/缸數(shù)。 2)連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠(yuǎn)，減少 主軸承連續(xù)載荷和避免相鄰兩缸進(jìn)氣 門同時(shí)開啟的搶氣現(xiàn)象。 3） V型發(fā)動(dòng)機(jī)左右兩氣缸盡量交替作 功 93 （ 2） 常用曲拐布臵 1） 直列四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī) 曲拐對(duì)稱布臵于同一平面內(nèi)。 相鄰作功氣缸的曲拐夾角為 7200/4=1800。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序有 1 3 4 2 1 2 4 3 工作順序：各缸完成同 名行程的次序。 94 95 96 97 2)直列四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī) 曲拐對(duì)稱布臵于三個(gè)平面內(nèi)。 相鄰作功氣缸的曲拐夾角為 7200/6=1200。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序有 1 5 3 6 2 4 ; 1 4 2 6 3 5 98 (1)直列式分左手排列和右手排列兩種形式。左手排列即：從曲 軸前端看第二缸在第一缸左側(cè)，右手排列，即：從曲軸前端看，第 二缸在第一缸的右側(cè)。第一缸與第六缸、第二缸與第五缸、第三缸 與第四缸在同一平面內(nèi)，曲軸配角為 120 ，使用四道或七道軸頸。 點(diǎn)火順序： 左手曲軸為 1 5一 3 6 2 4。 右手曲軸為 l一 4 2 6 3 5 (2)v型，左右排的相對(duì)氣缸共用一道曲柄銷，使用四道軸頸，點(diǎn)火 順序?yàn)?l 6一 5一 4一 3 2(右 1一左 3一右 3一左 2一右 2一左 1)。 99 100 發(fā)火順序?yàn)?1-5-3-6-2-4發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)表。 101 1.6 3.4 2.5 1-4-2-6-3-5 102 3)四行程 V型八缸發(fā)動(dòng)機(jī) 曲拐對(duì)稱布臵于四個(gè)平面內(nèi) （或 1個(gè)）。 相鄰作功氣缸的曲拐夾角為 7200/8=900。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序有 1 8 4 3 6 5 7 2 103 104 105 (1)直列式：八缸直列式曲軸又分 4 4型和 2 4 2型。用兩根直列 四缸曲軸成 90 連接在一起，稱為 4 4曲軸，將一根四缸直列曲軸 斷成二節(jié)，分別接在另一根曲軸的前后端的稱為 2 4 2曲軸。 4 4曲軸第一與第四缸，第二與第三缸，第五與第八缸，第六與第七 缸在同一平面，點(diǎn)火順序?yàn)?1 8 3 7 4 5 2一 6， 2 4 2曲 軸第一與第八缸，第二與第七缸，第三與第六缸第四與第五缸在 同一平面，點(diǎn)火順序?yàn)椋?l一 6 2 5 8 3 7 4，這兩種型式的 曲軸使發(fā)動(dòng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)變長(zhǎng)，且平衡性較差現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)已不采用。 (2)V式 :左右相對(duì)的氣缸共用一個(gè)曲柄銷，曲軸配角為 90 ，使用三 道或五道軸頸，因各發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)法不同，點(diǎn)火順序也不相同，但基本 的點(diǎn)火順序有兩種，即 1 5 4 8 6 3一 7一 2(左 1一右 1一左 4一 右 2一左 3一右 3一左 2)； l一 8 4 3 6 5 7 2(右 1一右 4一左 2一 右 2一左 3一右 3一右 4一左 1)， 106 二、飛輪 （一）功用 1、貯存能量：在作功行程貯存能量， 用以完成其它三個(gè)行程，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 2、利用飛輪上的齒圈起動(dòng)時(shí)傳力。 3、將動(dòng)力傳給離合器。 4、克服短暫的超負(fù)荷。 107 發(fā)動(dòng)機(jī)使用的飛輪因離合 器不同而不同，分機(jī)械式離 合器和液力偶合器兩類。 (1)用于機(jī)械式離合器的飛輪 機(jī)械式離合器使用的飛輪，用鑄鐵制成，用螺絲與曲軸凸緣相連接。 中間有支承曲承，飛輪與離合器摩擦片接觸的平面經(jīng)精密加工而成。 圓周裝有齒環(huán)，安裝齒環(huán)時(shí)通常將齒環(huán)加熱后套入，冷卻后即緊密 結(jié)合在一起。有些飛輪上打有上止點(diǎn)及點(diǎn)火正時(shí)記號(hào)。 (2)用于液力偶合器的飛輪 液力偶合器用的飛輪。飛輪與主動(dòng)葉輪焊在一起，被動(dòng)葉輪與導(dǎo)輪 等包在內(nèi)部，而形成液力偶合器組。 108 （二）構(gòu)造 1、飛輪為一外緣有齒圈的鑄鐵圓盤。 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)。 一缸上止點(diǎn)記號(hào) 圓周裝有齒環(huán)， 安裝齒環(huán)時(shí)通常 將齒環(huán)加熱后套 入，冷卻后即緊 密結(jié)合在一起。 109 2、有的飛輪上有一缸上止點(diǎn)記號(hào)和點(diǎn)火提前角刻度線（汽油機(jī)） 或供油提前角刻度線（柴油機(jī)），以便調(diào)整和檢驗(yàn)點(diǎn)火正時(shí)，供 油提前角和氣門間隙。 3、 飛輪與曲軸在制造時(shí)一起進(jìn)行過動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，在拆裝時(shí)為了 不破壞它們之間的平衡關(guān)系，飛輪與曲軸之間應(yīng)有嚴(yán)格不變的相 對(duì)位臵。通常用定位銷和不對(duì)稱布臵的螺栓來定位。 110 三、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器 （一）扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，經(jīng)連桿傳給連桿軸頸的作用力的大小和方向 都是周期性變化的，所以曲軸各個(gè)曲拐的旋轉(zhuǎn)速度也是忽快忽慢呈 周期性變化。安裝在曲軸后端的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最大，可以認(rèn)為是勻 速旋轉(zhuǎn)，由此造成曲軸各曲拐的轉(zhuǎn)動(dòng)比飛輪時(shí)快時(shí)慢，這種現(xiàn)象稱 之為曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。 當(dāng)曲軸第一、二缸作功行程時(shí)，有使曲軸前部向前轉(zhuǎn)動(dòng)的傾向，而 曲軸后部則因飛輪慣性不能立刻跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)曲軸產(chǎn)生扭曲現(xiàn)象。 第一，二缸作功行程以后飛輪慣性反使曲軸后都較前部轉(zhuǎn)得快， 而發(fā)生另一方向扭轉(zhuǎn)。這種來回扭轉(zhuǎn)若不加以控制，在某種轉(zhuǎn)速時(shí) 會(huì)產(chǎn)生共振，而曲軸經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生疲勞而折斷。減 振器就是起吸收振動(dòng)的作用。當(dāng)曲軸前端發(fā)生加速或減速時(shí)，減振 器上的配重就發(fā)生遲滯作用，而吸收扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。減振器有磨擦片式、 橡膠式和液體式三種。 111 （二）扭轉(zhuǎn)減振器 皮帶盤 慣性盤 橡膠墊 減振器圓盤 皮帶輪轂 曲軸前端 功用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn) 振動(dòng)的能量，消減扭 轉(zhuǎn)振動(dòng)。 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。 橡膠摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器 112 曲軸的平衡 曲軸如果局部重量不均運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，致使曲軸疲勞 折斷。因此，在曲柄銷對(duì)面必須加上配重以保持平衡。配重有些 可用螺絲固定，可拆卸，有的配重直接鑄造在曲軸上?，F(xiàn)代的高 速發(fā)動(dòng)機(jī)為減小噪音，平衡軸來提高平衡度。平衡軸通常使用兩 根，斷面為半圓，使用膠木齒輪與曲軸齒輪相嚙合，平衡軸與曲 軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反， 以消除曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性力。