汽車構(gòu)造(上)第二章

1、第一節(jié)第一節(jié) 曲柄連桿機構(gòu)的作用力和力矩曲柄連桿機構(gòu)的作用力和力矩 一、功用一、功用 曲柄連桿機構(gòu)是內(nèi)燃機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳 動機構(gòu)，用來傳遞力和改變運動方式。工作中，曲柄連桿機構(gòu) 在作功行程中把活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，對外 輸出動力，而在其他三個行程中，即進氣、壓縮、排氣行程中 又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)直線運動?？偟膩碚f曲 柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機借以產(chǎn)生并傳遞動力的機構(gòu)。通過它把燃 料燃燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。 二、受力分析二、受力分析 曲柄連桿機構(gòu)受的力主要有: 氣壓力Fg， 往復(fù)慣性力Pj， 旋轉(zhuǎn)慣性力力Pk 和摩擦力F。 Pg Pj Pk F 1、 氣

2、體壓力：氣壓力Fg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)磨損嚴重 NP SP P RP TP (2)壓縮行程：側(cè)壓 力NP向右，活塞 的右側(cè)面壓向氣缸 壁，右側(cè)磨損嚴重 NP P SP RP TP 2、 往復(fù)慣性力Pj：活 塞在上半行程時，慣 性力都向上，下半行 程時，慣性力都向下。 在上下止點活塞運動 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，活塞運動速度 最大，加速度為零， 慣性力也等于零。 Pj 3、 離心慣性力Pk： 旋

3、轉(zhuǎn)機件的圓周運動 產(chǎn)生離心慣性力，方 向背離曲軸中心向外。 離心力加速軸承與軸 頸的磨損，也引起發(fā) 動機振動而傳到機體 外。 Pk 4、摩擦力F：指相互 運動件之間的摩擦 力，它是造成配合 表面磨損的根源。 F 三、工作條件三、工作條件 發(fā)動機工作時，曲柄連桿機構(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)運動的線速度相當 大，同時與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸，曲柄連桿機構(gòu)還 受到化學腐蝕作用，并且潤滑困難?？梢?，曲柄連桿機構(gòu) 的工作條件相當惡劣，它要承受高溫、高壓、高速和化學 腐蝕作用。 四、組成四、組成 曲柄連桿機構(gòu)的主要零件可以分為三組，機體組、活塞連桿組 和曲軸飛輪 第二節(jié)第

4、二節(jié) 機體組機體組 機體是構(gòu)成發(fā)動機 的骨架，是發(fā)動機各機 構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)， 其內(nèi)、外安裝著發(fā)動機 的所有主要零件和附件， 承受各種載荷。因此， 機體必須要有足夠的強 度和剛度。 機體組主要由氣缸 體、曲軸箱、氣缸蓋和 氣缸墊等零件組成。 機體組成：機體組成： 曲軸箱曲軸箱 氣缸體氣缸體 氣缸墊氣缸墊 氣缸蓋氣缸蓋 氣缸氣缸 油道和水道油道和水道 油底殼油底殼 1.1.氣缸體氣缸體 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，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)腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄 有許多

5、加強筋，冷卻水套和潤滑油道等。 氣缸體應(yīng)具有足夠的強度 和剛度，根據(jù)氣缸體與油底 殼安裝平面的位置不同，通 常把氣缸體分為以下三種形 式。 氣缸體 曲軸箱 油底殼安裝平油底殼安裝平 面和曲軸旋轉(zhuǎn)面和曲軸旋轉(zhuǎn) 中心在同一高中心在同一高 度。度。 油底殼安裝平油底殼安裝平 面低于曲軸的面低于曲軸的 旋轉(zhuǎn)中心。旋轉(zhuǎn)中心。 氣缸體上曲軸氣缸體上曲軸 的主軸承孔為的主軸承孔為 整體式。整體式。 (1) 一般式氣缸體 其特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn) 中心在同一高度。這種氣缸體的優(yōu)點是機體高度小，重量輕， 結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點是剛度和強 度較差 (2) 龍門式氣缸體 其特點是油底殼安

6、裝平面低于曲軸的 旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點是強度和剛度都好，能承受較大的機械 負荷；但其缺點是工藝性較差，結(jié)構(gòu)笨重，加工較困難。 （捷達轎車、富康轎車、桑塔納轎車捷達轎車、富康轎車、桑塔納轎車） (3) 隧道式氣缸體 這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為 整體式，采用滾動軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部 裝入。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強度好，但其缺點是加工 精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。（負荷較大的負荷較大的 柴油機上柴油機上 ） 汽缸的冷卻與冷卻方式汽缸的冷卻與冷卻方式： 為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常 工作，必須對氣缸和氣缸蓋進行適當?shù)乩?卻。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一 種是風

7、冷。 水冷發(fā)動機的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并 且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循 環(huán)，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。 氣缸的排列方式氣缸的排列方式：對于多缸發(fā)動機，氣缸的排列形式?jīng)Q 定了發(fā)動機外型尺寸和結(jié)構(gòu)特點，對發(fā)動機機體的剛度和強 度也有影響，并關(guān)系到汽車的總體布置。按照氣缸的排列方 式不同，氣缸體還可以分成直列式，V型和對置式三種。 名稱特點形狀 直列 式 結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，但結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，但 發(fā)動機長度和高度較大。發(fā)動機長度和高度較大。 V型縮短了機體的長度和高度，縮短了機體的長度和高度， 增加了剛度，減輕了發(fā)動增加了剛度，減輕了發(fā)動 機的

8、重量；形狀復(fù)雜，加機的重量；形狀復(fù)雜，加 工困難。工困難。 水平 對置 式 高度小，總體布置方便。高度小，總體布置方便。 氣缸體：氣缸體：整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體 a、整體式氣缸體：氣缸直接鏜在氣缸體上。 b、鑲嵌式氣缸體：氣缸套鑲嵌到氣缸體內(nèi)的氣缸。 類型類型構(gòu)造構(gòu)造性能及應(yīng)用性能及應(yīng)用 整體式整體式氣缸直接鏜在氣缸體上氣缸直接鏜在氣缸體上 強度和剛度好，能承受大強度和剛度好，能承受大 負荷；成本高。負荷；成本高。 鑲嵌式鑲嵌式 用耐磨優(yōu)質(zhì)材料制成氣缸用耐磨優(yōu)質(zhì)材料制成氣缸 套，再裝到一般材料制成套，再裝到一般材料制成 的氣缸體內(nèi)。的氣缸體內(nèi)。 降低了制造成本，便

9、于修降低了制造成本，便于修 理和更換氣缸套，延長了理和更換氣缸套，延長了 氣缸體的使用壽命。氣缸體的使用壽命。 氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。 干式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁不直接 與冷卻水接觸，而和氣缸體的壁面直接接觸，壁厚較薄， 一般為13mm。它具有整體式氣缸體的優(yōu)點，強度和剛度 都較好，但加工比較復(fù)雜，內(nèi)、外表面都需要進行精加工， 拆裝不方便，散熱不良。 濕式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁直接與 冷卻水接觸，氣缸套僅在上、下各有一圓環(huán)帶和氣缸體接 觸，壁厚一般為59mm。它散熱良好，冷卻均勻，加工容 易，通常只需要精加工內(nèi)表面，而與水接觸的外表面不需 要加

10、工，拆裝方便，但缺點是強度、剛度都不如干式氣缸 套好，而且容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，應(yīng)該采取一些防漏措施。 v氣缸體材料一般采用灰鑄鐵，鋁合金鑄造。 v有些在缸體上直接加工出氣缸。 v鋁合金缸體耐磨性不好需加入缸套 2. 2. 曲軸箱曲軸箱 氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱， 曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄 成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱， 故又稱為油底殼。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板 沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動機的總體布置和機油的 容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顛動時油 面波動過大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油 螺塞上裝有，以吸附潤滑油中的金屬屑

11、， 減少發(fā)動機的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯 墊，防止?jié)櫥托孤?3 3. . 氣缸蓋氣缸蓋 功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成 燃燒室。 材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金。 工作條件：由于接觸溫度很高的燃氣，所以承受的 熱負荷很大。 氣缸墊氣缸墊 氣缸蓋氣缸蓋 氣缸蓋罩氣缸蓋罩 襯墊襯墊 安裝火花塞安裝火花塞 氣缸蓋是燃燒室的組成部分，燃燒室的形狀對 發(fā)動機的工作影響很大，由于汽油機和柴油機的燃 燒方式不同，其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較 大。汽油機的燃燒室主要在氣缸蓋上，而柴油機的 燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。 這里只介紹汽油機的燃燒室，柴油機的燃燒室 放在柴油供給系里介

12、紹。 汽油機燃燒室常見的三種形式： 其它：碗型、4氣門蓬形 燃燒室比較燃燒室比較 名稱名稱 特點特點示意圖示意圖應(yīng)用應(yīng)用 半球形半球形 結(jié)構(gòu)緊湊、火焰行程結(jié)構(gòu)緊湊、火焰行程 短、燃燒速率高、熱短、燃燒速率高、熱 損失小、熱效率高損失小、熱效率高 桑塔納桑塔納 夏利夏利 富康富康 楔形楔形 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、散結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、散 熱面積小、熱損失少；熱面積小、熱損失少； 火花塞置于燃燒室最火花塞置于燃燒室最 高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x 長長 切諾基切諾基 盆形盆形 工藝性好、成本低、工藝性好、成本低、 進排氣效果不如半球進排氣效果不如半球 形燃燒室形燃燒室 捷達捷達 奧迪奧迪 4 4、氣

13、缸墊、氣缸墊 功用：安裝在氣缸蓋和氣缸體之間，保證氣缸功用：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、漏水和蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣、漏水和 漏油。漏油。 材料：有彈性、耐熱性、耐壓性材料：有彈性、耐熱性、耐壓性 安裝時注意方向安裝時注意方向 可否有替 代？簡化 設(shè)計 5 5、油底殼、油底殼 油底殼主要作用是貯存機油和封閉曲軸箱，也起到機油底殼主要作用是貯存機油和封閉曲軸箱，也起到機 油散油散 熱作用。熱作用。 薄鋼板沖壓而成。薄鋼板沖壓而成。 也有鋁合金鑄造而成，并有相應(yīng)的散熱片。利于散熱。也有鋁合金鑄造而成，并有相應(yīng)的散熱片。利于散熱。 磁性放油螺塞磁性

14、放油螺塞 設(shè)有穩(wěn)油板設(shè)有穩(wěn)油板 中間最深處，以便機油泵吸油中間最深處，以便機油泵吸油 機油及時更換機油及時更換 第三節(jié)第三節(jié) 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 功用：功用：將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，同時將活 塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對外輸出的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動。 組成：組成：活塞組、連桿組、曲軸飛輪組等。 1 1、活塞、活塞 活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸瓦等組 成： 功用功用：承受氣體壓力，并通過活塞銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。 工作環(huán)境工作環(huán)境：高溫、散熱條件差；頂部工作溫度高達600-700K， 且分布不均勻；高速，線速度達到1014m/s，承受很大的慣 性力?；钊敳砍惺?/p>

15、最高可達3-6MPa（汽油機）的壓力。最 大值69MPa,增壓可達 1315MPa。 材料材料： 鋁合金：質(zhì)量小 導熱性好汽車普遍采用的！ 灰鑄鐵：個別高級鑄鐵、耐熱鋼 活塞應(yīng)具備活塞應(yīng)具備 的特點的特點 A 剛度和強度應(yīng)足夠大，傳力可靠剛度和強度應(yīng)足夠大，傳力可靠 B 導熱性能好，耐高壓、高溫、磨損導熱性能好，耐高壓、高溫、磨損 C 質(zhì)量較小，盡可能減少往復(fù)慣性力質(zhì)量較小，盡可能減少往復(fù)慣性力 構(gòu)造構(gòu)造：活塞可分為三部分，活塞頂部、活塞頭部 和活塞裙部。 （1 1）活塞頂部活塞頂部 功用功用：是燃燒室的組成部分，主要作用承受 氣體壓力。 活塞頂部是燃燒室的組成部分，其形狀、 位置、大小都和燃

16、燒室的具體形式有關(guān)，都 是為滿足可燃混合氣形成和燃燒的要求，其 頂部形狀可分為四大類，平頂活塞、凸頂活 塞、凹頂活塞和成型頂活塞。 活塞頂?shù)姆诸惢钊數(shù)姆诸?結(jié)構(gòu)簡單、制造容結(jié)構(gòu)簡單、制造容 易、受熱面積小、易、受熱面積小、 應(yīng)力分布較均勻，應(yīng)力分布較均勻， 多用在汽油機上。多用在汽油機上。 凸起呈球狀、頂部凸起呈球狀、頂部 強度高，起導向作強度高，起導向作 用、有利于改善換用、有利于改善換 氣過程。多用在二氣過程。多用在二 沖程汽油機上沖程汽油機上 凹坑的形狀、位置必凹坑的形狀、位置必 須有利于可燃混合氣須有利于可燃混合氣 的燃燒；的燃燒；提高壓提高壓 縮縮比，防止碰氣門。比，防止碰氣門。

17、平頂活塞頂部是一個平面，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，受熱 面積小，頂部應(yīng)力分面較為均勻，一般用在汽油機上，柴油 機很少采用。 凸頂活塞頂部凸起呈球頂形，其頂部強度高，起導向作 用，有利于改善換氣過程，二行程汽油機常采用凸頂活塞。 凹頂活塞頂部呈凹陷形，凹坑的形狀和位置必須有利于 可燃混合氣的燃燒，有雙渦流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等 等。 （2 2）活塞頭部）活塞頭部 位置位置：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。 活塞活塞銷孔 氣環(huán)槽氣環(huán)槽 油環(huán)槽油環(huán)槽 作用作用： 1 1、安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸。、安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸。 2 2、防止可燃混合氣漏

18、到曲軸箱內(nèi)，、防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)， 3 3、將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。、將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。 （3 3）活塞裙部）活塞裙部 位置位置：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括 裝活塞銷的銷座孔。 作用作用：對活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運動起導向作用，并承受 側(cè)壓力，防止破壞油膜。 側(cè)壓力：指在壓縮行程和作功行 程中，作用在活塞頂部的氣體壓力 的水平分力使活塞壓向氣缸壁。壓 縮行程和作功行程氣體的側(cè)壓力方 向正好相反，由于燃燒壓力大大高 于壓縮壓力，所以，作功行程中的 側(cè)壓力也大大高于壓縮行程中的側(cè) 壓力?；钊共砍惺軅?cè)壓力的兩個 側(cè)面稱為推力面，它們處于與活塞

19、銷軸線相垂直的方向上。 （4 4）活塞裙部形狀）活塞裙部形狀 -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。 -上小下大的圓錐形形狀。 銷座方向銷座方向 裙部受側(cè)壓力的作用，裙部受側(cè)壓力的作用， 導致活塞發(fā)生變形導致活塞發(fā)生變形 工作時向里變形工作時向里變形 桶形桶形 不受壓力的不受壓力的 部分，去掉部分，去掉 后可以減輕后可以減輕 質(zhì)量。質(zhì)量。 制造時 變形后 活塞裙部結(jié)構(gòu)活塞裙部結(jié)構(gòu) 上小下大的圓錐形上小下大的圓錐形 裙部橢圓形裙部橢圓形, ,長軸垂直與銷座孔方向長軸垂直與銷座孔方向; ; 桶形活塞桶形活塞 開槽活

20、塞開槽活塞 開槽活塞（汽油機）開槽活塞（汽油機） 絕熱槽絕熱槽 膨脹槽膨脹槽 圓槽圓槽 活塞銷的偏置活塞銷的偏置 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。渡到另一邊，減少敲缸的聲音。 原理：因銷座偏置，在接近上止點時，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，側(cè)壓力反向時，活塞才以左下端 接觸處為支點，頂部向左轉(zhuǎn)（不是平移）， 完成換向。 2. 2. 活塞環(huán)活塞環(huán) 活塞環(huán)：活塞環(huán)：是具有彈性的開口環(huán)，有氣環(huán)和油環(huán)分。 工作條件：工作條件： 高溫、高壓、高速、

21、極難潤滑。 平均壽命平均壽命 （1 1）氣環(huán)）氣環(huán) 作用作用：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。另外活塞環(huán)還 有輔助刮油的作用。 切口切口 氣環(huán)氣環(huán) 活塞環(huán)間隙： 端隙：又稱開口間隙，是 活塞環(huán)裝入氣缸后開口處 的間隙。0.25。 側(cè)隙：又稱邊隙，是活塞 環(huán)高度方向與環(huán)槽之間的 間隙。 背隙：是活塞及活塞環(huán)裝 入氣缸后，活塞環(huán)背面與 環(huán)槽底部的間隙。0.51 。 活塞環(huán)安裝三隙活塞環(huán)安裝三隙 側(cè)隙側(cè)隙 背隙背隙 氣環(huán)的密封作用：氣環(huán)的密封作用： 第一密封面：第一密封面：活塞環(huán)直徑大于氣缸直徑，裝入后產(chǎn)生彈性貼緊在氣缸壁上活塞環(huán)直

22、徑大于氣缸直徑，裝入后產(chǎn)生彈性貼緊在氣缸壁上 而形成；而形成； 加強密封：加強密封：竄入環(huán)槽的少量氣體作用在環(huán)的背面（背隙處），加強了第一竄入環(huán)槽的少量氣體作用在環(huán)的背面（背隙處），加強了第一 密封面作用；密封面作用； 第二密封面：第二密封面：竄入環(huán)槽的少量氣體作用在環(huán)槽底面，形成第二密封面；竄入環(huán)槽的少量氣體作用在環(huán)槽底面，形成第二密封面； 氣環(huán)斷面形狀氣環(huán)斷面形狀：氣環(huán)的斷面形狀很多，最常見的有矩形環(huán)、扭曲 環(huán)、錐面環(huán)、梯形環(huán)和桶面環(huán)。 形狀形狀特點特點示意圖示意圖 矩形環(huán)矩形環(huán)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應(yīng)用面廣；但有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應(yīng)用面廣；但有 泵油作用泵油作用 扭曲

23、環(huán)扭曲環(huán) 斷面不對稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲，減小泵斷面不對稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲，減小泵 油作用，減輕磨損油作用，減輕磨損 錐面環(huán)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，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；可形成油膜改善潤滑，但導熱有利于磨合和密封；可形成油膜改善潤滑，但導熱 性差，不適用第一道環(huán)性差，不適用第一道環(huán) 梯形環(huán)梯形環(huán) 可將沉積在環(huán)中的結(jié)焦擠出，避免環(huán)折斷，且密封可將沉積在環(huán)中的結(jié)焦擠出，避免環(huán)折斷，且密封 性較好；但加工困難，精度要求高性較好；但加工困難，精度要求高 桶面環(huán)桶面環(huán) 上下均可形成油膜，且對活塞的擺動適應(yīng)性好，接上

24、下均可形成油膜，且對活塞的擺動適應(yīng)性好，接 觸面小，利于密封，但外圓為凸圓弧形，加工困難觸面小，利于密封，但外圓為凸圓弧形，加工困難 氣環(huán)的泵油作用氣環(huán)的泵油作用 （2 2）油環(huán)）油環(huán) 種類普通油環(huán)組合式油環(huán) 示意圖特點 結(jié)構(gòu)簡單，易加工，成本低結(jié)構(gòu)簡單，易加工，成本低 與汽缸壁接觸壓力高，適與汽缸壁接觸壓力高，適 應(yīng)性好，刮油效果強，但應(yīng)性好，刮油效果強，但 成本高成本高 刮油片 軸向襯環(huán) 徑向襯環(huán) 刮油片 回油孔回油孔 油環(huán)的刮油作用：油環(huán)的外圓柱面中間加工有凹槽，槽中 鉆有小孔或開切槽。當活塞向下移動時，油環(huán)將缸壁上多余的 機油刮下通過小孔或切槽流加曲軸箱；當活塞向上移動時，刮 下的機油

25、仍通過回油孔流回曲軸箱。 （3 3）活塞銷）活塞銷 作用作用：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。 活塞銷與活 塞銷座孔及連桿 小頭襯套孔的連 接配合有兩種方 式：全浮式安 裝和半浮式安 裝。 全浮連接的特點： 活塞銷能在連桿 小頭、銷座孔中 自由轉(zhuǎn)動，三者 間可相對運動， 減少了磨損并使 磨損均勻 活塞銷 連桿 “全浮式”安裝，當發(fā)動機工作時，活塞銷、連桿小頭和 活塞銷座都有相對運動，這樣，活塞銷能在連桿襯套和活 塞銷座中自由擺動，使磨損均勻。為了防止全浮式活塞銷 軸向竄動刮傷氣缸壁，在

26、活塞銷兩端裝有檔圈，進行軸向 定位。由于活塞是鋁活塞，而活塞銷采用鋼材料，鋁比鋼 熱膨脹量大。為了保證高溫工作時活塞銷與活塞銷座孔為 過渡配合。裝配時，先把鋁活塞加熱到一定程度，然后再 把活塞銷裝入，這種安裝方式應(yīng)用較廣泛。 “半浮式”安裝的特點是活塞中部與連桿小頭采用緊固螺 栓連接，活塞銷只能在兩端銷座內(nèi)作自由擺動，而和連桿 小頭沒有相對運動?；钊N不會作軸向竄動，不需要鎖片。 小轎車上應(yīng)用較多。 4.4.連桿連桿 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。 組成： 連桿組由連桿體、 連桿蓋、連桿螺栓和 連桿軸瓦等組成。 連桿組件分解圖 構(gòu)

27、造 1、小頭：用來安裝活塞 銷，以連接活塞。 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。 切口形式 V型發(fā)動機連桿的布置形式 并列式并列式 主副式主副式叉式叉式 v1、并列式、并列式 優(yōu)點：連桿可以通用，兩列氣缸的活塞連桿組運動優(yōu)點：連桿可以通用，兩列氣缸的活塞連桿組運動 規(guī)律相同。規(guī)律相同。 缺點：兩列氣缸軸心線沿曲軸軸向錯開一段距離，缺點：兩列氣缸軸心線沿曲軸軸向錯開一段距離， 使曲軸長度增加，剛度降低。使曲軸長度增加，剛度降低。 v2、主副連桿式、主副連桿式 優(yōu)點：減小了發(fā)動機的軸向尺寸；優(yōu)點：減小了發(fā)動機的軸向尺

28、寸； 缺點：主副連桿不能互換，運動規(guī)律和受力不同。缺點：主副連桿不能互換，運動規(guī)律和受力不同。 v3、叉型連桿式、叉型連桿式 優(yōu)點：運動規(guī)律相同優(yōu)點：運動規(guī)律相同 缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，剛度較低。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，剛度較低。 連桿大頭及連桿瓦 連桿軸承（俗稱小瓦） 1.作用： 保護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1mm3mm 的低碳鋼制成。減磨層為0.3mm0.7mm的減 磨合金，層質(zhì)較軟能保護軸頸。 第四節(jié)第四節(jié) 曲軸飛輪組曲軸飛輪組 曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪和一些附件組成。 1.1. 曲軸曲軸 曲軸是發(fā)動機最重要的機件之一 （1 1）功用功用：把

29、活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?對外輸出。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 3） 材料：曲軸一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛 而成。為提高耐磨性和耐疲勞強度，軸頸表面經(jīng)高 頻淬火或氮化處理，并經(jīng)精磨加工，以達到較高的 表面硬度和表面粗糙度的要求。 （4 4）構(gòu)成：主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前 端和后端等組成。一個主軸頸、一個連桿軸頸和一 個曲柄組成了一個曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸 數(shù)(直列式發(fā)動機)；V型發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣 缸數(shù)的一半。 （5）曲軸的支承方式）曲軸的支承方式 全支承

30、：相鄰曲拐間都有主軸頸。全支承：相鄰曲拐間都有主軸頸。 非全支承：相鄰曲拐間不都有主軸頸。非全支承：相鄰曲拐間不都有主軸頸。 優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點應(yīng)用應(yīng)用 全支承曲軸全支承曲軸 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 應(yīng)用較廣泛，柴 油機一般多采用 此種支撐方式 非全支承曲軸非全支承曲軸 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 （6）曲軸的類型）曲軸的類型 整體式整體式：應(yīng)用廣泛 組合式組合式：一般用于隧道式氣缸體，分段加工，整體加長。 （7）曲軸的潤滑潤滑方式）曲軸的潤滑潤

31、滑方式 飛濺潤滑、壓力潤滑 相應(yīng)結(jié)構(gòu)：相應(yīng)結(jié)構(gòu)：曲柄銷和主軸頸的空心結(jié)構(gòu)通過主軸頸、曲柄 銷和軸瓦上的油道完成潤滑。 （8）平衡重）平衡重 平衡重的作用：平衡重的作用：平衡離心慣性力和 力矩，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減小軸承載荷。 平衡重的位置：平衡重的位置：曲柄的反方向上（或其背面） 平衡重的類型：平衡重的類型：整體式、裝配式 （9）曲軸的前端和后端）曲軸的前端和后端 曲軸前端： 正時齒輪或正時齒形帶輪、皮帶輪、甩油盤 曲軸后端： 安裝飛輪用凸緣、回油螺紋等 （1010）曲軸的軸向定位）曲軸的軸向定位 防止曲軸的軸向竄動，采用止推裝置進行軸向定位。 類型：類型： 翻邊軸瓦：翻邊軸瓦：軸瓦兩側(cè)各翻出

32、一側(cè)面立邊，來擋住曲 軸的軸向移動。但工藝復(fù)雜，成本高，很少采用。 止推片：止推片：半環(huán)狀鋼片，裝在主軸承蓋槽內(nèi)。 止推鋼環(huán)：止推鋼環(huán)：用于曲軸第一道主軸頸（自由端） 2 2、曲拐的布置、曲拐的布置 （1 1）一般規(guī)律）一般規(guī)律 各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠些，最好是在發(fā)動機 的前半部和后半部交替進行。 V型發(fā)動機左右氣缸盡量交替作功。 曲拐布置盡可能對稱、均勻以使發(fā)動機工作平衡 性好。 （2 2）常見曲軸曲拐的布置）常見曲軸曲拐的布置 1）四沖程四缸發(fā)動機曲拐布置）四沖程四缸發(fā)動機曲拐布置 四個曲拐在同一平面內(nèi)，四個曲拐在同一平面內(nèi)， 點火間隔：點

33、火間隔：180 2）四沖程四缸發(fā)動機點火順序）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。點火順序：各缸完成同名行程的次序。 另一發(fā)火次序： 1-2-4-3 點火次序：1-3-4-2 曲軸轉(zhuǎn)角（）第一缸第二缸第三缸第四缸 0180作工作工排氣排氣壓縮壓縮進氣進氣 180360排氣排氣進氣進氣作工作工壓縮壓縮 360540進氣進氣壓縮壓縮排氣排氣作工作工 540720壓縮壓縮作工作工進氣進氣排氣排氣 3）直列四沖程六缸發(fā)動機曲軸曲拐布置）直列四沖程六缸發(fā)動機曲軸曲拐布置 4）四沖程六缸發(fā)動機點火順序）四沖程六缸發(fā)動機點火順序 例1：請做出四沖程直列五缸發(fā)動機的工作循環(huán) （發(fā)火順序

34、1-2-4-5-3） 例2：某三缸四沖程發(fā)動機當?shù)谝桓滋幱谧龉ο?止點時，三缸正進氣離上止點60度，請確定第 二缸的位置，并作出工作循環(huán)表。 功用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動的能量，消減扭轉(zhuǎn)振功用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動的能量，消減扭轉(zhuǎn)振 動。動。 3、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器 在發(fā)動機工作過程中，各缸工作行程不同，連桿傳給在發(fā)動機工作過程中，各缸工作行程不同，連桿傳給 曲柄銷的作用力的大小和方向都是周期性地變化的，曲柄銷的作用力的大小和方向都是周期性地變化的， 這種周期性變化的激振力作用在曲軸上引起曲拐回轉(zhuǎn)這種周期性變化的激振力作用在曲軸上引起曲拐回轉(zhuǎn) 的瞬時角速度也呈周期性變化。而固裝在曲軸上的飛的

35、瞬時角速度也呈周期性變化。而固裝在曲軸上的飛 輪轉(zhuǎn)動慣量大，可看作是做均勻轉(zhuǎn)動，因而曲拐便忽輪轉(zhuǎn)動慣量大，可看作是做均勻轉(zhuǎn)動，因而曲拐便忽 而比飛輪轉(zhuǎn)得快，忽而雙比飛輪轉(zhuǎn)得慢，形成相對于而比飛輪轉(zhuǎn)得快，忽而雙比飛輪轉(zhuǎn)得慢，形成相對于 飛輪的扭轉(zhuǎn)擺動，這就是曲軸的扭轉(zhuǎn)振動。當激力頻飛輪的扭轉(zhuǎn)擺動，這就是曲軸的扭轉(zhuǎn)振動。當激力頻 率與曲軸自振頻率成整數(shù)倍時，曲軸便產(chǎn)生共振。率與曲軸自振頻率成整數(shù)倍時，曲軸便產(chǎn)生共振。 減振器原理：減振器原理： 使曲軸扭轉(zhuǎn)振動能量逐漸消耗于減振器內(nèi)的摩擦，使曲軸扭轉(zhuǎn)振動能量逐漸消耗于減振器內(nèi)的摩擦， 從而使振幅逐漸減少。從而使振幅逐漸減少。 4. 4. 飛輪飛輪 （

36、1 1） 功用：功用： 貯存作功行程的能量，用于克服進氣、壓縮和排氣行程的阻 力和其它阻力，使曲軸能均勻地旋轉(zhuǎn)。 飛輪外緣壓有的齒圈與起動電機的驅(qū)動齒輪嚙合，供起動發(fā) 動機用；汽車離合器也裝在飛輪上，利用飛輪后端面作為驅(qū) 動件的摩擦面，用來對外傳遞動力。 （2 2）構(gòu)造）構(gòu)造 飛輪邊緣部分做的厚些，飛輪邊緣部分做的厚些， 可以增大轉(zhuǎn)動慣量；中可以增大轉(zhuǎn)動慣量；中 間較薄，為減小質(zhì)量間較薄，為減小質(zhì)量 齒圈在發(fā)動機起動時齒圈在發(fā)動機起動時 與起動機齒輪嚙合，與起動機齒輪嚙合， 帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。 一缸上止點記號一缸上止點記號 作用是：調(diào)整作用是：調(diào)整 點火正時點火正時 飛輪一般中間尺飛輪一般中間尺 寸較薄，邊緣較寸較薄，邊緣較 厚。為什么？厚。為什么？ 汽缸的冷卻與冷卻方式汽缸的冷卻與冷卻方式： 為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常 工作，必須對氣缸和氣缸蓋進行適當?shù)乩?卻。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一 種是風冷。 水冷發(fā)動機的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并 且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循 環(huán)，帶走部分熱量，對氣缸和