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1、第三章曲柄連桿機構(gòu),機體組 活塞連桿組 曲軸飛輪組,3.1 概述,一、功用 將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運動的機械能，再通過連桿將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力。 二、組成 1、機體組 2、活塞連桿組 3、曲軸飛輪組,三、工作條件,承受機械載荷： 1、氣體壓力、慣性力、離心力、摩擦力 2、汽車行駛中產(chǎn)生的沖擊力。,3.2 機體組,機體組組成：,曲軸箱,氣缸體,氣缸墊,氣缸蓋,,氣缸,油道和水道,油底殼,一、氣缸體與曲軸箱,1、氣缸體:水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體曲軸箱。,,2、氣缸體的分類：,一汽奧迪100汽車發(fā)動機氣缸體,油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)

2、中心在同一高度。,油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。,氣缸體上曲軸的主軸承孔為整體式。,,,,（1）按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分為,,（2）根據(jù)冷卻方式不同,1、水冷 2、風(fēng)冷,散熱片,風(fēng)冷氣缸體和氣缸蓋,（3）根據(jù)氣缸的排列方式,結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，但發(fā)動機長度和高度較大。,縮短了機體的長度和高度，增加了剛度，減輕了發(fā)動機的重量；形狀復(fù)雜，加工困難。,高度小，總體布置方便。,對置氣缸式發(fā)動機,（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。,（5）干缸套和濕缸套,強度和剛度都較好，加工復(fù)雜，拆裝不便，散熱不良。,

3、散熱良好、冷卻均勻、加工容易。 強度和剛度不如干缸套，易漏水。,性能如何？,二、曲軸箱,1、概念： 曲軸箱：氣缸體下部用來安裝曲軸的部分。 2、結(jié)構(gòu)： 上軸箱 與氣缸體鑄成一體 下軸箱 貯存潤滑油（油底殼） 3、材料： 薄鋼板沖壓,桑塔納發(fā)動機油底殼,三、氣缸蓋,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)?，所以承受的熱?fù)荷很大。 材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金。,氣缸墊,氣缸蓋,氣缸蓋罩,襯墊,安裝火花塞,燃燒室,燃燒室,四、氣缸墊,1、功用：安裝在氣缸蓋和氣缸體之間，保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣、漏水和漏油。 2、材料：有彈性、耐熱性、

4、耐壓性 3、安裝時注意方向,3.3 活塞連桿組,,,,,,,,,,,,氣環(huán),油環(huán),活塞銷,活塞,連桿,連桿螺栓,連桿軸瓦,連桿蓋,（一）活塞 1、功用：承受氣體壓力，并通過活塞銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。 2、工作環(huán)境： 高溫、散熱條件差；頂部工作溫度高達(dá)600700K，且分布不均勻；高速，線速度達(dá)到10m/s，承受很大的慣性力。活塞頂部承受最高可達(dá)3 5MPa（汽油機）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 導(dǎo)熱性好；灰鑄鐵,4、結(jié)構(gòu) （1）活塞頂部 功用：是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體 壓力。,活塞頂分類,結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、受熱面積小、應(yīng)力分布較均勻，多用在汽油機上

5、。,凸起呈球狀、頂部強度高，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。,,,,（2）活塞頭部,位置：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。,氣環(huán)槽 可鑲嵌耐熱護(hù)圈,油環(huán)槽,工作條件最惡劣，設(shè)置隔熱槽可以減少一道環(huán)熱量,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,,（3）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：對活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運動起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力，防止破壞油膜。,,裙部表面的保護(hù),1）鍍錫 油膜破壞時，起潤

6、滑作用；又可加速磨合作用。 2）涂石墨(柴油機） 易脆斷可加速磨合，自潤滑。 3）表面粗糙化 有規(guī)律的粗糙化，可加速磨合，溝谷可存機油潤滑。,（4）活塞形狀,工作時，活塞受熱膨脹，由于銷座方向的金屬材料較多，所以膨脹量較大。所以在生產(chǎn)時先將活塞制成橢圓形，短軸在銷座軸方向?；钊闲∠麓蟆?,銷座方向,裙部受側(cè)壓力的作用，導(dǎo)致活塞發(fā)生變形,,工作時向里變形,桶形,,不受壓力的部分，去掉后可以減輕質(zhì)量。拖鞋式,開槽活塞（汽油機）,恒范活塞：在活塞銷座處鑲恒范鋼片，牽制銷軸方向的熱膨脹。 自動補償活塞：將普通碳素鋼片鑄在銷座處鋁合金內(nèi)側(cè)，限制裙部的熱膨脹。,絕熱槽,膨脹槽,圓槽,活塞銷的偏置,使活塞

7、從壓縮行程到作功行程柔和的從氣缸的一邊過渡到另一邊，減少敲缸的聲音。,（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、極難潤滑。 平均壽命：6萬公里 （1）氣環(huán) 作用：保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，再由冷卻水將其帶走。一般兩道 密封不良；啟動困難，功率下降， 機油消耗增加，活塞環(huán)溫度高損壞 要求；耐磨、導(dǎo)熱、耐熱、沖擊韌性、彈性、強度 密封原理： 第一密封面：環(huán)的外圓與汽缸壁 第二密封面：環(huán)的下側(cè)與與環(huán)槽下側(cè)面 幾道活塞環(huán)切口錯開，形成迷宮 端隙適量 開口形狀：直開口、階梯形開口、斜開口,,切口 0.250.8mm

8、,氣環(huán),氣環(huán)的泵油作用,氣環(huán)的泵油作用演示,,氣環(huán)斷面形狀：,（2）油環(huán)作用：刮油、涂油,,刮油片,軸向襯環(huán),徑向襯環(huán),刮油片,油環(huán)的刮油作用,（三）活塞銷,作用：連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳遞給連桿。,構(gòu)造： 活塞銷的內(nèi)孔形狀有圓柱形，兩段截錐形，以及兩段截錐與一段圓柱的組合形。,,活塞銷的連接方式,連桿,活塞銷,全浮式,半浮式,可以在連桿小頭中轉(zhuǎn)動，磨損均勻,活塞銷用螺栓夾緊，在連桿小頭中不轉(zhuǎn)動,（四）連桿,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)運動變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。,連桿組件分解圖,V型發(fā)動機連桿的布置形式,并列式,主副式,叉式,連桿相同，通

9、用。 增加了發(fā)動機長度,一列汽缸主，一列汽缸副，運動不同。發(fā)動機短,運動規(guī)律同，發(fā)動機短；制造困難,連桿軸瓦,定位凸鍵,油槽潤滑,減磨合金層,連桿大頭的連接形式,平分式,斜分式,汽油機經(jīng)常采用平分式，斜分式用于柴油機。安裝時注意定位。連桿大頭孔在連桿體與連桿蓋組合之后鏜削，同一側(cè)有記號，不可調(diào)換；連桿螺栓需用規(guī)定扭矩用扭力扳手分幾次擰緊。,3.4 曲軸飛輪組,一、曲軸飛輪組的組成,起動爪,正時齒輪,主軸瓦,皮帶輪,扭轉(zhuǎn)減振器,飛輪,,飛輪螺栓,曲軸,二、曲軸,1、功用：把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵?。還用來驅(qū)動發(fā)動機的配氣機構(gòu)及其他各種輔助裝置。 2、工作條件：受氣體壓力、慣性力

10、、慣性力矩。承受交變載荷的沖擊。,3、結(jié)構(gòu)：,前端軸,連桿軸頸,曲軸軸頸,后端軸,平衡重,,曲拐,曲拐：由一個連桿軸頸（曲柄銷）和它兩端曲柄及主軸頸構(gòu)成。,曲柄,曲軸的結(jié)構(gòu),曲拐：由主軸頸、連桿軸頸、曲柄組成 直列發(fā)動機曲拐數(shù)等于汽缸數(shù)；V型發(fā)動機曲拐數(shù)等于汽缸數(shù)一半,曲軸的支承方式,概念：在相鄰的兩個曲拐之間都設(shè)置一個主軸頸的曲軸，稱為全支承曲軸，否則稱為非全支承曲軸。 直列：主軸頸數(shù)為汽缸數(shù)加一；V型：汽缸數(shù)一半加一,桑塔納轎車發(fā)動機曲軸飛輪組,,三、曲拐的布置,（1）一般規(guī)律 1）各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機運轉(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)動機的前半部和后半

11、部交替進(jìn)行。 3）V型發(fā)動機左右氣缸盡量交替作功。 4）曲拐布置盡可能對稱、均勻以使發(fā)動機工作平衡性好。,（2）常見曲軸曲拐的布置,1）四沖程四缸發(fā)動機曲拐布置,2）四沖程四缸發(fā)動機點火順序,點火順序：各缸完成同名行程的次序。,3）直列四沖程六缸發(fā)動機曲軸曲拐布置,四沖程六缸發(fā)動機點火順序,,四、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器,（一）扭轉(zhuǎn)振動 自由扭轉(zhuǎn)振動 強迫扭轉(zhuǎn)振動,,,共振,功率損失、曲軸扭轉(zhuǎn)變形甚至扭斷、正時齒輪產(chǎn)生沖擊噪聲等,臨界轉(zhuǎn)速：發(fā)生共振時的轉(zhuǎn)速,（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)振動的能量，消減扭轉(zhuǎn)振動。,當(dāng)曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，力圖保持等速轉(zhuǎn)動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)振動的能量，消減了扭振。,橡膠摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器,四、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，帶動曲柄連桿機構(gòu)越過上、 下止點，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)動機有可能克服短時間的超載荷，同時將發(fā)動機的動力傳給離合器。,（二）構(gòu)造,,飛輪邊緣部分做的厚些，可以增大轉(zhuǎn)動慣量,齒圈在發(fā)動機起動時與起動機齒輪嚙合，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。,一缸上止點記號,作業(yè),1、曲柄連桿機構(gòu)由哪些零件組成及其功用。 2、汽油機的燃燒室有哪幾種及特點。 3、何謂發(fā)動機的點火順序和作功間隔角。,