發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造02機(jī)體與曲柄連桿機(jī)構(gòu)

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1、第 2章 發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造 2.2 機(jī)體與曲柄連桿機(jī)構(gòu) 2.2 機(jī)體與曲柄連桿機(jī)構(gòu) 功用 :把燃?xì)庾饔迷诨钊斏系牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩。 主要零件 ： 機(jī)體組 活塞連桿組 曲軸飛輪組 2.2.1 機(jī)體組 發(fā)動(dòng)機(jī)的支架，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 機(jī)體組組成： 機(jī)體 、 氣缸蓋 、 氣缸蓋罩 、 氣缸襯墊 、 主軸 承蓋、油底殼 氣缸蓋用來(lái)封閉氣缸頂部，并與活塞頂和氣缸壁一起形成 燃燒室。氣缸蓋和機(jī)體內(nèi)的水套和油道以及油底殼分別是 冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成部分。 2.2.1 機(jī)體組 機(jī)體 機(jī)體工作條件 ： 拉、壓、彎、扭多種形式的機(jī)械負(fù)荷 熱負(fù)荷 機(jī)體要求： 足夠的強(qiáng)度

2、和剛度，耐磨損和耐腐蝕，機(jī) 體冷卻、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕 機(jī)體材料： 高強(qiáng)度灰鑄鐵或鋁合金鑄造 機(jī)體的構(gòu)造 ： 氣缸排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱 結(jié)構(gòu)形式相關(guān) 2.2.1 機(jī)體組 氣缸內(nèi)表面受高溫高壓燃?xì)獾淖饔貌⑴c高速運(yùn)動(dòng)的活塞接觸而 極易磨損。為了提高氣缸的耐磨性和延長(zhǎng)氣缸的使用壽命而有 不同的氣缸結(jié)構(gòu)形式和表面處理方法。 濕氣缸套式 干氣缸套式 無(wú)氣缸套式 2.2.1 機(jī)體組 風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體結(jié)構(gòu) 金屬對(duì)空氣的換熱系數(shù) =金屬對(duì)水的換熱系數(shù)的 1/33 2.2.1 機(jī)體組 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 平底式機(jī)體 ：底平面與曲軸軸線齊平。高度小、質(zhì)量輕、 加工方便

3、，剛度較差。 龍門式機(jī)體 ：底平面下沉到曲軸軸線以下，彎曲剛度和扭 轉(zhuǎn)剛度較高 隧道式機(jī)體 ：主軸承孔不剖分的機(jī)體結(jié)構(gòu)。這種機(jī)體配以 窄型滾動(dòng)軸承可以縮短機(jī)體長(zhǎng)度。隧道式機(jī)體的剛度大， 主軸承孔的同軸度好， 2.2.1 機(jī)體組 汽缸蓋 工作條件 ： 承受氣體力、緊固機(jī)械負(fù)荷，熱負(fù)荷 要求 ： 密封性，足夠的強(qiáng)度和剛度，良好的冷卻 氣缸蓋材料 ： 氣缸蓋一般都由優(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。 氣缸蓋結(jié)構(gòu) ： 復(fù)雜的箱形零件 ，進(jìn)、排氣門座孔，氣門 導(dǎo)管孔，火花塞安裝孔 (汽油機(jī) )或噴油器安裝孔 (柴油機(jī) )， 水套、進(jìn)排氣道，燃燒室，凸輪軸承孔或凸輪軸承座及其

4、 潤(rùn)滑油道。 2.2.1 機(jī)體組 燃燒室 活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂面以上、氣缸蓋底面以下所形成的 空間稱為燃燒室。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。 浴盆形燃燒室，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣門與氣缸軸線平行， 進(jìn)氣道彎度較大。壓縮行程終了能產(chǎn)生擠氣渦流。 楔形燃燒室，結(jié)構(gòu)比較緊湊，氣門相對(duì)氣缸軸線傾斜，進(jìn)氣道比較平直 ，進(jìn)氣阻力小。壓縮行程終了時(shí)能產(chǎn)生擠氣渦流。 半球形燃燒室，結(jié)構(gòu)最緊湊，燃燒室表面積與其容積之比 (面容 比 )最小。進(jìn)排氣門呈兩列傾斜布置，氣門直徑較大，氣道較平 直。火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x較短，不能產(chǎn)生擠氣渦流。 2.2.1 機(jī)體組 氣缸襯墊 氣缸襯墊是機(jī)體頂面與

5、氣缸蓋底面之間的密封件 氣缸襯墊的功用 ： 保持氣缸密封不漏氣，冷卻液和機(jī)油 不泄漏 工作條件： 緊固壓力，高溫、高壓的作用以及機(jī)油及冷 卻液腐蝕 要求： 足夠的強(qiáng)度，耐壓、耐熱和耐腐蝕，一定的彈性， 以補(bǔ)償機(jī)體頂面和氣缸蓋底面的粗糙度和不平度以及發(fā)動(dòng) 機(jī)工作時(shí)反復(fù)出現(xiàn)的變形。 氣缸襯墊的分類及結(jié)構(gòu) ： 按所用材料的不同，氣缸襯墊 可分為金屬 石棉襯墊、金屬 復(fù)合材料襯墊和全金屬襯 墊等 2.2.1 機(jī)體組 油底殼 作用：儲(chǔ)存機(jī)油、封閉機(jī)體或曲軸箱 結(jié)構(gòu)：油底殼用薄鋼板沖壓或用鋁鑄制而成。內(nèi)有擋板，減輕 油面震蕩、油底殼局部較深，放油螺塞 2.2.1 機(jī)體組 發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐 通過(guò)機(jī)體和飛輪殼或變

6、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)。 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用及組成 功用 ：是將活塞的往復(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 組成 ：活塞組、連桿組和曲軸飛輪組 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 活塞組 活塞、活塞環(huán)、活塞銷 （一）活塞 活塞的功用 ：將燃燒氣體壓力通過(guò)活塞銷傳給連桿 以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，活塞頂部與氣缸蓋、氣缸壁共同 組成燃燒室。 工作條件： 氣體力、往復(fù)慣性力，熱負(fù)荷，沿氣缸 壁面高速滑動(dòng)，磨損嚴(yán)重。 活塞材料

7、：大多數(shù)為鋁合金 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 氣環(huán)槽、油環(huán)槽、隔熱槽 隔熱槽的作用 ： 隔斷由活塞頂傳向第一道活塞環(huán)的熱流，使部分 熱量由第二、三道活塞環(huán)傳出，從而可以減輕第 一道活塞環(huán)的熱負(fù)荷，改善其工作條件，防止活 塞環(huán)粘結(jié)。 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 活塞裙部 活塞在氣缸內(nèi)的導(dǎo)向，承受側(cè)向力 氣缸與活塞間隙 ：間隙過(guò)大，活塞 敲缸 ； 間隙過(guò)小，活塞可能被氣缸卡住。 次推力面 主推力面 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) （二）活塞環(huán) 氣環(huán) 和 油環(huán) 氣環(huán)功用 ：密封和傳熱 油環(huán)功用 ：刮除飛濺到氣缸壁上的多余的機(jī)油，并在氣缸壁上 涂布一層均勻的油膜。 氣環(huán)的密封原理： 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 油環(huán)有槽孔

8、式、槽孔撐簧式和鋼帶組合式 3種類型 槽孔式油環(huán)：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(lái)的 機(jī)油經(jīng)回油孔和活塞上的回油孔流回油 底殼。 撐環(huán)油環(huán)：內(nèi)圓面加裝撐簧，這種油環(huán) 由于增大了環(huán)與氣缸壁的接觸壓力，而 使環(huán)的刮油能力和耐久性有所提高。 組合型油環(huán)：由上、下刮片和軌形撐簧 組合而成。接觸壓力大，上下刮片能單 獨(dú)動(dòng)作，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。 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) （三）活塞銷 作用 ：連接、傳力 工作條件 ：高溫、周期性沖擊負(fù)荷，潤(rùn)滑條件較差 要求： 剛度、強(qiáng)度和耐磨性。 材料： 一

9、般為低碳鋼或低碳合金鋼，如 20、 20Mn、 15Cr、 20Cr等，外表面滲碳淬硬，再經(jīng)精磨和拋光等精加工 活塞銷結(jié)構(gòu)： 內(nèi)孔特點(diǎn)？ 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 連桿組 連桿體、連桿蓋、連桿螺栓、連桿軸承 功用 ： 傳力，往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 連桿材料： 優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼，如 45、 40Cr、 42CrMo或 40MnB等模鍛或輥鍛 連桿構(gòu)造 ： 小頭、桿身、大頭 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 連桿小頭連接方式 ：全浮式和半浮式。 全浮式 ：活塞銷在連桿小頭孔和活塞銷孔中轉(zhuǎn)動(dòng)，可以保證活 塞銷沿圓周 磨損均勻 。 半浮式 ：用螺栓將活塞銷夾緊在連桿小頭孔內(nèi)，這時(shí)活塞銷只 在活塞銷孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，

10、在小頭孔內(nèi)不轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 大頭結(jié)構(gòu) ：具有足夠的剛度，外形尺寸小，質(zhì)量輕。剖分結(jié)構(gòu)， 連桿蓋用螺栓或螺柱緊固 平切口連桿 ：結(jié)合面與連桿軸線垂直 斜切口連桿 ：結(jié)合面與連桿軸線成 30 60 夾角。 比較 ：剛度、變形、制造費(fèi)用 斜切口特點(diǎn)與應(yīng)用？ 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 曲軸飛輪組 （一）曲軸 曲軸的功用 ： 承受彎曲和扭轉(zhuǎn)交變載荷，把活塞、連桿傳來(lái)的 氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩 曲軸材料 ： 中碳鋼和中碳合金鋼，如 45、 40Cr、 35Mn2，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。 球墨鑄鐵曲軸，價(jià)格便宜，耐磨性好，軸頸不需硬化處理， 同時(shí)金屬消耗量少，機(jī)械

11、加工量也少。 曲軸結(jié)構(gòu) ： 曲軸基本上由若干個(gè)單元曲拐構(gòu)成。一個(gè)曲柄銷， 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。 直列發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐數(shù)？ V形發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐數(shù)？ 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) 曲拐布置與多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序 曲拐布置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序。當(dāng) 氣缸數(shù)和氣缸排列形式確定之后，曲拐布置就只取決于發(fā)動(dòng)機(jī) 工作順序。在選擇發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1)應(yīng)該使接連作功的兩個(gè)氣缸相距盡可能的遠(yuǎn)，避免在進(jìn)氣行程中發(fā)生搶 氣現(xiàn)象。 2)各氣缸發(fā)火的間隔時(shí)間應(yīng)該相同。發(fā)火間隔時(shí)間若以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)則稱 發(fā)火間隔角。在發(fā)動(dòng)機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個(gè)氣缸都應(yīng) 發(fā)火作功一次。對(duì)于氣缸數(shù)為 i 的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其發(fā)火間隔角應(yīng)為 720 /i，即曲軸每轉(zhuǎn) 720 /i 時(shí)，就有一缸發(fā)火作功，以保證發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu) （二）飛輪 飛輪的作用： 1）四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)做功行程只有一個(gè)，其余行程消耗功， 曲軸轉(zhuǎn)速周期性變化，飛輪積蓄能量減小轉(zhuǎn)速波動(dòng) 2）摩擦離合器的主動(dòng)件 3）輪緣上鑲嵌有供起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)用的飛輪齒圈，測(cè)速 4）在飛輪上還刻有上止點(diǎn)記號(hào)，用來(lái)校準(zhǔn)點(diǎn)火定時(shí) 或噴油定時(shí)以及調(diào)整氣門間隙