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2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 1 第三章曲柄連桿機(jī)構(gòu) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用 熱能 機(jī)械能 燃?xì)鈮毫?轉(zhuǎn)矩 連桿 活塞 曲軸 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)能量轉(zhuǎn)換 熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能向工作機(jī)構(gòu)輸出機(jī)械能 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 4 曲柄連桿機(jī)構(gòu)工作過程 將活塞頂上的燃?xì)鈮毫D(zhuǎn)變?yōu)榍S轉(zhuǎn)矩 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 5 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的組成 1 機(jī)體組氣缸體曲軸箱氣缸套氣缸蓋氣缸墊油底殼等 2 活塞連桿組活塞活塞環(huán)活塞銷連桿等 3 曲軸飛輪組曲軸飛輪等 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 6 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 7 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 8 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 9 1 機(jī)體組的功用機(jī)體組是發(fā)動機(jī)的支架是各機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)的裝配機(jī)體氣缸蓋密封氣缸 形成燃燒室機(jī)體與氣缸蓋內(nèi)水套 冷卻系統(tǒng)機(jī)體與氣缸蓋內(nèi)油道 潤滑系統(tǒng) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 10 1 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 耐磨損和耐腐蝕 適當(dāng)冷卻 以免損壞和變形 發(fā)動機(jī)中最大的零件承受拉 壓 彎 扭等機(jī)械負(fù)荷承受高溫燃?xì)夂艽蟮臒嶝?fù)荷發(fā)動機(jī)大部分零件安裝在機(jī)體上 2 力求結(jié)構(gòu)緊湊 質(zhì)量輕盡量減小整機(jī)的重量 發(fā)動機(jī)最大的零件 加強(qiáng)肋 減小質(zhì)量 保證剛度與強(qiáng)度 3 機(jī)體材料一般高強(qiáng)度灰鑄鐵 鋁合金合金鑄鐵 機(jī)體工作條件 要求及材料 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 11 氣缸的排列方式 發(fā)動機(jī)形式 直列式 V型式 對置式 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 12 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 13 氣缸W型式 大眾W12由兩個夾角為15 的V6發(fā)動機(jī) 以72 的夾角組成擁有5 6升的排量 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 14 A8L6 0及其W12發(fā)動機(jī) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 15 氣缸的結(jié)構(gòu)形式 氣缸套 1 無氣缸套式 優(yōu)點(diǎn) 縮短氣缸中心距 減小機(jī)體尺寸質(zhì)量機(jī)體剛度大 工藝性好缺點(diǎn) 耐磨合金鑄鐵成本高無氣缸套式鋁合金缸體氣缸表面鍍鉻 提高耐磨性 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 16 干式缸套 灰鑄鐵或鋁合金缸體 可卸干式缸套 2 干式缸套式 1 3 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 17 3 濕式缸套式 普通鑄鐵或鋁合金缸體 AB環(huán)帶 徑向定位凸緣C 軸向定位缸套頂面略高于缸體平面 0 05 0 15mm密封圈 下部1 3道密封圈 A B C 0 05 0 15 5 9 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 18 干 濕式缸套比較 和冷卻水直接接觸與缸體配合較松壁厚5 9mm 不直接和冷卻水接觸與缸體緊配合壁厚1 3mm 缸套材料 合金鑄鐵或合金鋼 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 19 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 20 6 水冷和風(fēng)冷氣缸體 1 水冷氣缸體 利用水套中的冷卻水流過高溫零件的周圍帶走多余熱量 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 21 缸體與曲軸箱分開鑄缸體和缸蓋鑄有散熱片如有風(fēng)扇可加強(qiáng)散熱 2 風(fēng)冷氣缸體 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 22 氣缸蓋 1 氣缸蓋的組成密封氣缸上部形成燃燒室冷卻水套與缸體水套相通設(shè)有進(jìn)排氣座 氣門導(dǎo)管孔設(shè)有進(jìn)排氣通道汽油機(jī)缸蓋 設(shè)有火花塞座孔柴油機(jī)缸蓋 設(shè)有噴油器座孔 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 23 氣缸蓋 氣缸蓋示意圖 氣缸蓋實(shí)物 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 24 5 燃燒室 1 燃燒室基本要求結(jié)構(gòu)經(jīng)湊 表面積 容積 要小 減小熱損失 提高熱效率能增大進(jìn)氣門直徑或進(jìn)氣道通道面積 增加進(jìn)氣量 提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和功率能在壓縮行程終點(diǎn)產(chǎn)生擠氣渦流 以提高混合氣燃燒速度 保證混合氣充分燃燒汽油機(jī)燃燒室 應(yīng)保證火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x最短 以防止發(fā)生不正常燃燒柴油機(jī)燃燒室 應(yīng)與燃油噴射 空氣渦流運(yùn)動進(jìn)行良好配合 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 25 2 汽油機(jī)燃燒室 楔形 盆形 半球形 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 26 3 柴油機(jī)燃燒室 直噴式燃燒室 形燃燒室 球形燃燒室 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 27 分開式燃燒室 渦流燃燒室 預(yù)燃燃燒室 噴油器 噴油器 渦流室 預(yù)燃室 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 28 直噴式燃燒室 燃燒室容積集中于活塞頂上的燃燒室凹坑內(nèi) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 29 渦流燃燒室 空氣被擠入渦流室形成強(qiáng)烈有規(guī)則渦流運(yùn)動大部分柴油在渦流室內(nèi)燃燒形成二次渦流混合燃燒 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 30 思考題 續(xù) 1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用和組成 2 氣缸體的結(jié)構(gòu)形式及概念比較 3 氣缸的三種排列方式及特點(diǎn) 4 比較干式和濕式缸套的特點(diǎn) 5 機(jī)體組由哪些零件組成 6 汽油機(jī)和柴油機(jī)燃燒室的種類 課外 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 31 活塞連桿組 活塞 活塞環(huán) 活塞銷 連桿組 曲軸飛輪組 活塞活塞環(huán)活塞銷連桿組 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 32 活塞 活塞功用 1 承受氣缸中的燃?xì)鈮毫?2 將燃?xì)庾饔昧νㄟ^活塞銷和連桿傳給曲軸 推動曲軸旋轉(zhuǎn) 3 參與組成燃燒室 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 33 工作條件 高溫 高壓 高速往復(fù)直線運(yùn)動要求 活塞的質(zhì)量要小 可以減小慣性力 熱膨脹系數(shù)要小 減小受熱時(shí)的變形 導(dǎo)熱性好 防止活塞過熱 發(fā)生損壞 耐磨性好 防止在往復(fù)運(yùn)動中大量磨損 材料 常用鋁合金制造 質(zhì)量小 導(dǎo)熱性好 但是熱膨脹系數(shù)大 高溫下 強(qiáng)度和硬度下降很快 有的柴油機(jī)采用高級鑄鐵或耐熱鋼制造 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 34 成型方法鑄造 高溫強(qiáng)度下降較小 成本低 易出現(xiàn)氣孔 縮松等鑄造缺陷 鍛造 強(qiáng)度比鑄造高 導(dǎo)熱性較好 適用于強(qiáng)化發(fā)動機(jī) 制造成本高 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 35 活塞構(gòu)造 活塞頂部 活塞頭部 活塞裙部 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 36 1 活塞頂部 燃燒室組成部分 汽油機(jī)多采用平頂 有些采用凹頂 二沖程汽油機(jī)多用凸頂 柴油機(jī)多采用各種各樣的凹坑 凸頂 凹坑 平頂 凹頂 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 37 2 活塞頭部 活塞環(huán)槽以上部位 承受氣體壓力 將熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁 與活塞環(huán)實(shí)現(xiàn)氣缸密封 主要作用 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 38 環(huán)槽 環(huán)槽護(hù)圈可保護(hù)和加強(qiáng)鋁合金活塞環(huán)槽 隔熱槽 有時(shí) 使部分熱流轉(zhuǎn)向二 三環(huán) 主要結(jié)構(gòu) 氣環(huán) 油環(huán) 熱負(fù)荷較高發(fā)動機(jī)采用 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 39 3 活塞裙部 活塞環(huán)槽以下部位 功用 橢圓變形 為活塞導(dǎo)向和承受側(cè)壓力 燃?xì)鈮毫κ谷共繌澢冃?側(cè)壓力使銷座軸線方向增大 熱變形使銷座軸線方向增大 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 40 活塞裙部橢圓形 冷態(tài)下把活塞加工成裙部斷面為長軸垂直于活塞銷方向的橢圓形 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 41 活塞銷座附近裙部外表面下陷 為減少活塞銷座附近處的熱變形量 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 42 活塞銷座軸線布置 活塞越過上止點(diǎn)時(shí)側(cè)壓力方向改變會產(chǎn)生 敲缸 噪聲 可減輕活塞 敲缸 噪聲 但會引起裙部兩端尖角的磨損或變形增大 主推力面 活塞銷偏移布置 偏移活塞軸線1 2mm 活塞銷對中布置 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 43 二 活塞環(huán) 1 活塞環(huán)功用 氣環(huán) 刮油均勻油膜輔助密封 油環(huán) 密封導(dǎo)熱 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 44 三 活塞銷 1 活塞銷功用 連接活塞和連桿 將活塞承受的力傳給連桿 活塞銷 連桿襯套 卡環(huán) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 45 四 連桿組 連桿襯套 連桿體 連桿螺栓 連桿軸承上軸瓦 連桿軸承下軸瓦 連桿蓋 螺母 連桿襯套 連桿體 連桿軸承上軸瓦 連桿軸承下軸瓦 連桿蓋 連桿螺栓 集油孔 噴油孔 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 46 1 連桿組功用 活塞 曲軸 往復(fù)運(yùn)動 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 連桿 力 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 47 3 連桿構(gòu)造 小頭 桿身 大頭 小頭 桿身 大頭 集油孔 噴油孔 縱向油道 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 48 3 連桿大頭 剖分形式 連桿大頭剖分 用連桿螺栓緊固 平切口 斜切口 結(jié)合面與連桿軸線垂直 剛度大變形小成本低 汽油機(jī)采用平切口 結(jié)合面與連桿軸線成30 60 夾角 連桿體能從缸體上端取出 多用于柴油機(jī) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 49 4 V型發(fā)動機(jī)連桿 1 并列連桿 前后連桿可通用 左右兩列活塞運(yùn)動規(guī)律相同 增加了曲軸和發(fā)動機(jī)長度 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 50 2 主副連桿 主副連桿不能互換 兩列活塞運(yùn)動規(guī)律和上止點(diǎn)位置不相同 優(yōu)點(diǎn) 不會增加發(fā)動機(jī)長度 缺點(diǎn) 主連桿 副連桿 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 51 3 叉形連桿 兩列氣缸無需錯開 兩列氣缸中活塞運(yùn)動規(guī)律相同 連桿大頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜 剛度較差 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 叉形連桿 內(nèi)連桿 叉形連桿軸承 內(nèi)連桿軸承 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 52 思考題 1 指出右圖中各零件的名稱 活塞連桿部分 課堂 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 53 曲軸飛輪組 飛輪 曲軸 曲軸軸承 曲軸曲軸前后端密封曲軸扭轉(zhuǎn)減震器飛輪曲軸軸承平衡機(jī)構(gòu) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 54 一 曲軸 1 曲軸功用 曲軸 氣體壓力 轉(zhuǎn)矩 飛輪 汽車傳動系 驅(qū)動配氣機(jī)構(gòu)和其它輔助裝置 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 55 3 曲軸構(gòu)造 平衡重 輸出端 曲軸前端 主軸頸 連桿軸頸 曲柄臂 單元曲拐 自由端 曲軸后端 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 56 1 曲軸分類 按單元曲拐連接方式分類 整體式曲軸 各單元曲拐鍛造或鑄造成整體 工作可靠質(zhì)量輕結(jié)構(gòu)簡單加工面少 主軸頸 連桿軸頸 曲柄臂 概念 特點(diǎn) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 57 組合式曲軸 由單元曲拐組合裝配 方便制造和更換結(jié)構(gòu)復(fù)雜拆裝不便 曲柄臂兼作主軸頸 單元曲拐 滾動軸承 主軸承 配用隧道式機(jī)體 概念 特點(diǎn) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 58 按主軸頸數(shù)分類 全支承曲軸 相鄰兩個曲拐間都有主軸頸 抗彎曲能力強(qiáng)可減輕主軸頸載荷 概念 主軸頸多加工面多曲軸和機(jī)體較長 缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 59 非全支承曲軸 主軸頸數(shù)少于全支承曲軸 概念 缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 與全支承曲軸恰好相反 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 60 3 曲軸前端 曲軸帶輪 空調(diào)壓縮機(jī) 動力轉(zhuǎn)向泵 張緊輪 導(dǎo)向輪 發(fā)電機(jī) 曲軸正時(shí)齒形帶輪 曲軸鏈輪 凸輪軸正時(shí)齒形帶輪 水泵 機(jī)油泵 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 61 曲軸前端驅(qū)動 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 62 4 曲軸后端 曲軸帶輪 曲軸正時(shí)齒形帶輪 曲軸鏈輪 安裝飛輪用凸緣 飛輪 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 63 5 曲軸潤滑 機(jī)油 機(jī)體油道 主軸承 主軸頸 曲軸油孔 連桿軸承 連桿軸頸 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 64 1 直列四缸發(fā)動機(jī)工作循環(huán) 發(fā)火間隔角720 4 180 工作順序1 3 4 21 2 4 3 1 4 3 2 1 4 2 3 180 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 65 工作循環(huán)表 1 3 4 2 作功 作功 作功 作功 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 66 2 直列六缸發(fā)動機(jī)工作循環(huán) 發(fā)火間隔角720 6 120 工作順序1 5 3 6 2 41 4 2 6 3 5 1 4 3 2 1 6 3 4 120 5 6 2 5 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 67 工作循環(huán)表 1 5 3 6 2 4 作功 作功 作功 作功 作功 作功 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 68 3 V8發(fā)動機(jī)工作循環(huán) 發(fā)火間隔角720 8 90 工作順序R1 L1 R4 L4 L2 R3 L3 R2L1 R4 L4 L2 R3 R2 L3 R1 R1 R1 L1 90 R4 R3 R2 L1 L4 L3 L2 R2 L2 R3 L3 R4 L4 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 69 工作循環(huán)表 R1 L1 R4 L4 L2 R3 L3 R2 作功 作功 作功 作功 作功 作功 作功 作功 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 70 四 飛輪 1 飛輪功用能量存儲器 保證發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)摩擦式離合器的主動件輪緣上鑲嵌起動用飛輪齒圈刻有上止點(diǎn)記號 用于調(diào)整點(diǎn)火正時(shí) 噴油正時(shí)或配氣正時(shí) 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 71 2 飛輪結(jié)構(gòu) 盤形零件 輪緣較寬厚以獲得較大轉(zhuǎn)動慣量 與曲軸動平衡 定位銷和飛輪螺栓 多用灰鑄鐵 高速發(fā)動機(jī)應(yīng)采用球墨鑄鐵或鑄鋼 2020年2月25日星期二 北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 72 思考題 1 指出右圖中各零件的名稱 曲軸部分 課堂