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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 名 稱 性 能 應(yīng) 用 一般式（平分式）機體高度小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，便

2、于加工拆卸。剛度和強度差。492Q汽油機，90系列柴油機。龍門式強度和剛度較好。工藝性差、結(jié)構(gòu)笨重、加工困難。捷達(dá)轎車、富康轎車、桑塔納轎車隧道式結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強度好。難加工、工藝性差、曲軸拆卸不方便。負(fù)荷較大的柴油機上 。油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)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

3、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。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，延長了氣缸體的使用壽命。 （5）干缸套和濕缸套名稱特點示意圖干缸套外壁不直接與冷卻水接觸。壁厚13mm。濕缸套外壁直接與冷卻水接觸。壁厚59mm。強度和剛度都較好，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。 強度和剛度不如干缸套，易漏水。性能如何？ 二、曲軸

4、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 燃燒室名稱 特點示意圖應(yīng)用半球形結(jié)構(gòu)緊湊、火焰行程段、燃燒速率高、熱損失小、熱效率高富康楔形結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、散熱面積小、熱損失少；火花塞置于燃燒室最高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長CA6102盆形 工藝性好、成本低、進(jìn)排氣效果不如半球形燃燒室捷達(dá)奧迪100 燃燒室名稱

5、 特點示意圖應(yīng)用多球形結(jié)構(gòu)緊湊、火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短、氣門直徑大，能產(chǎn)生擠氣渦流TJ376Q蓬形多用于高性能轎車發(fā)動機奔馳320 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、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)

6、結(jié)。3、材料：鋁合金：質(zhì)量小 導(dǎo)熱性好；灰鑄鐵活塞應(yīng)具備的特點A 剛度和強度應(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 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。 活塞頂分類形狀示意圖平頂凸頂凹頂結(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。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

7、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?。銷座方向裙部受側(cè)壓力的作

8、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

9、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：形狀特點示意圖矩形環(huán)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應(yīng)用面廣；磨合性差，有“泵油作用”（桑塔娜JV第一道）扭曲環(huán)斷面不對稱，受力不平衡，活塞環(huán)扭曲，消除“泵油作用”。做功行程同矩形環(huán)。內(nèi)園上邊或外園下邊切掉為正扭曲環(huán)；內(nèi)園下邊切掉為反扭曲環(huán)（捷達(dá)EA827、切諾機2.4、依維柯第一、二道）錐面環(huán)減少了環(huán)與氣缸壁的接觸面

10、，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封。傳熱性差，不做第一道環(huán)。記號向上（TJ376、富康TU第二道）梯形環(huán) 抗粘結(jié)性好，經(jīng)常用做柴油機（奔馳）第一道氣環(huán)桶面環(huán)外圓為凸圓弧形，密封性、磨合性、適應(yīng)性好，減輕磨損（CA488、TJ376、富康TU第一道） （2）油環(huán)作用：刮油、涂油種類普通油環(huán)組合式油環(huán)示意圖刮油片軸向襯環(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

11、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

12、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廨敵觥＿€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、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 曲軸的支承方式優(yōu)點缺點應(yīng)用全支承曲軸提高曲軸的剛度和彎曲強度，減輕主軸承的載荷曲軸的加工表面增多，主軸承數(shù)增多，使機體加長柴油機一般多采用此種支撐方式 非全支承曲軸縮短了曲軸的長度，使發(fā)動機總體長度有所

13、減小主軸承載荷較大承受載荷較小的汽油機可以采用此種方式概念：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

14、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。