內(nèi)燃機構(gòu)造與原理(3)

1、張張 志志 強強內(nèi)燃機構(gòu)造與原理內(nèi)燃機構(gòu)造與原理Email:內(nèi)燃機構(gòu)造與原理內(nèi)燃機構(gòu)造與原理l第一章內(nèi)燃機概述第一章內(nèi)燃機概述l第二章內(nèi)燃機的工作原理第二章內(nèi)燃機的工作原理l第三章第三章 內(nèi)燃機的熱力循環(huán)內(nèi)燃機的熱力循環(huán)l第四章第四章 內(nèi)燃機的性能指標(biāo)內(nèi)燃機的性能指標(biāo)l第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)l第六章第六章 配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)l第七章第七章 柴油機燃油系統(tǒng)柴油機燃油系統(tǒng)l第八章第八章 汽油機燃油系統(tǒng)和點火系統(tǒng)汽油機燃油系統(tǒng)和點火系統(tǒng)l第九章第九章 潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)/冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)/起動裝置起動裝置曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)燃料供給系燃料供給系點火系點火系 潤滑系潤

2、滑系 冷卻系冷卻系起動系起動系 這些機構(gòu)和系統(tǒng)保證了內(nèi)這些機構(gòu)和系統(tǒng)保證了內(nèi)燃機連續(xù)不斷地正常工作。燃機連續(xù)不斷地正常工作。內(nèi)燃機的總體構(gòu)造內(nèi)燃機的總體構(gòu)造組成燃?xì)夤ぷ鞯目臻g（組成燃?xì)夤ぷ鞯目臻g（氣缸氣缸），），使燃料充分燃燒使燃料充分燃燒功用功用：熱能：熱能機械功機械功活塞直線運動活塞直線運動燃料燃燒燃料燃燒氣體膨脹氣體膨脹曲軸旋轉(zhuǎn)運動曲軸旋轉(zhuǎn)運動連桿連桿連桿連桿內(nèi)燃機幾乎所有零部件的安裝內(nèi)燃機幾乎所有零部件的安裝基礎(chǔ)基礎(chǔ)將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動氣缸體氣缸體氣缸套氣缸套氣缸蓋氣缸蓋氣缸襯墊氣缸襯墊機體組機體組（固定件固定件）（運動件運動件）第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲

3、柄連桿機構(gòu)1.功用及機構(gòu)組成功用及機構(gòu)組成曲軸飛輪組曲軸飛輪組活塞連桿組活塞連桿組第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)2.曲柄連桿機構(gòu)的運動規(guī)律曲柄連桿機構(gòu)的運動規(guī)律目的目的：找出活塞的運動規(guī)律，進(jìn)而分析整個機構(gòu)的受力情況：找出活塞的運動規(guī)律，進(jìn)而分析整個機構(gòu)的受力情況活塞的位移：活塞的位移：由兩個簡諧運動位移之和組成由兩個簡諧運動位移之和組成21)2cos1(4)cos1(xxRRx 活塞的運動速度活塞的運動速度212sin21sinvvRRdtdddxdtdxv 活塞的運動加速度：活塞的運動加速度：同樣由兩個簡諧函數(shù)所組成同樣由兩個簡諧函數(shù)所組成21222coscosaaRRa 第五章第

4、五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)3.曲柄連桿機構(gòu)受力分析曲柄連桿機構(gòu)受力分析氣缸內(nèi)的氣體壓力氣缸內(nèi)的氣體壓力62I10)(4PppDg目的目的：研究曲柄連桿機構(gòu)的受力，闡明曲柄連桿機構(gòu)中各種力的作用：研究曲柄連桿機構(gòu)的受力，闡明曲柄連桿機構(gòu)中各種力的作用情況，從而分析內(nèi)燃機的平衡情況及輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的均勻情況情況，從而分析內(nèi)燃機的平衡情況及輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的均勻情況式中：式中：D氣缸直徑；氣缸直徑；pg氣缸內(nèi)的氣體壓力；氣缸內(nèi)的氣體壓力；p曲軸箱內(nèi)氣體壓力曲軸箱內(nèi)氣體壓力運動機件的慣性力運動機件的慣性力)2cos(cosP2IIRmj往復(fù)慣性力，往復(fù)慣性力，mj為集中到活塞銷中心處并作往復(fù)直線運動

5、的質(zhì)量為集中到活塞銷中心處并作往復(fù)直線運動的質(zhì)量2F Rmrr 旋轉(zhuǎn)慣性力（離心力），旋轉(zhuǎn)慣性力（離心力），mr為簡化到曲柄半徑處的曲柄不平衡重為簡化到曲柄半徑處的曲柄不平衡重量與連桿組簡化到大端的一部分質(zhì)量量與連桿組簡化到大端的一部分質(zhì)量對于一定的內(nèi)燃機，對于一定的內(nèi)燃機，D值是一定的，故值是一定的，故作用在活塞上總的氣體壓力完全決定于活塞上、下兩作用在活塞上總的氣體壓力完全決定于活塞上、下兩面氣體壓力差面氣體壓力差，即分別取決于，即分別取決于pg和和p的變化規(guī)律的變化規(guī)律相對運動件表面的摩擦力相對運動件表面的摩擦力外界負(fù)荷的阻力外界負(fù)荷的阻力摩擦力相對而言較小摩擦力相對而言較小，在受力分析

6、中不予考慮；，在受力分析中不予考慮；氣體壓力和慣性力氣體壓力和慣性力是曲柄連桿機構(gòu)中最主要的也是曲柄連桿機構(gòu)中最主要的也是數(shù)值最大的力，它們應(yīng)當(dāng)與每一瞬間的外界反作用力相平衡，同時也是曲柄連桿機構(gòu)各零件受是數(shù)值最大的力，它們應(yīng)當(dāng)與每一瞬間的外界反作用力相平衡，同時也是曲柄連桿機構(gòu)各零件受載的主要原因。載的主要原因。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)3.曲柄連桿機構(gòu)受力分析曲柄連桿機構(gòu)受力分析Q1:運動機件的運動機件的慣性力慣性力（而非氣體作用力而非氣體作用力）以及）以及傾覆力矩傾覆力矩的大小和方向均隨內(nèi)燃的大小和方向均隨內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)而周期性變化，使機的運轉(zhuǎn)而周期性變化，使內(nèi)燃機產(chǎn)生振動和受

7、到附加載荷內(nèi)燃機產(chǎn)生振動和受到附加載荷Q2:由于由于切向力切向力T周期性變化周期性變化，使輸出扭矩也周期性變化，因而使曲軸轉(zhuǎn)速時快，使輸出扭矩也周期性變化，因而使曲軸轉(zhuǎn)速時快時慢，時慢，產(chǎn)生不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)現(xiàn)象產(chǎn)生不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)現(xiàn)象作用在活塞上的合力及其分解作用在活塞上的合力及其分解 側(cè)向力側(cè)向力 連桿力連桿力 切向力切向力 法向力法向力 傾覆力矩傾覆力矩曲軸端部安裝一曲軸端部安裝一飛輪飛輪 提高內(nèi)燃機提高內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性常用方法有兩種：常用方法有兩種：飛輪的基本結(jié)構(gòu)為鑄鐵制成的飛輪的基本結(jié)構(gòu)為鑄鐵制成的圓盤，圓盤的邊緣厚而中間薄，圓盤，圓盤的邊緣厚而中間薄，以獲得較大的以獲得較大的轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)

8、動慣量；飛輪；飛輪外緣常壓裝一個起動用鋼制齒外緣常壓裝一個起動用鋼制齒圈；離合器主動部分。圈；離合器主動部分。多缸內(nèi)燃機各缸以相同間隔多缸內(nèi)燃機各缸以相同間隔交替作功交替作功對于四沖程內(nèi)燃機而言，曲軸轉(zhuǎn)對于四沖程內(nèi)燃機而言，曲軸轉(zhuǎn)兩圈各缸各作功一次，若各缸以兩圈各缸各作功一次，若各缸以相同的間隔交替進(jìn)行作功，則內(nèi)相同的間隔交替進(jìn)行作功，則內(nèi)燃機的平穩(wěn)性就得到了改善燃機的平穩(wěn)性就得到了改善基于以上考慮，各缸作功間隔角基于以上考慮，各缸作功間隔角應(yīng)等于應(yīng)等于720/i，i為缸數(shù)為缸數(shù)第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)4.內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡 慣性力平衡：慣性

9、力平衡：設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少振動及零件和軸承的載荷振動及零件和軸承的載荷第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)4.內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡四沖程單缸內(nèi)燃機慣性力的平衡四沖程單缸內(nèi)燃機慣性力的平衡2F Rmrr 旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡平衡平衡Fr的方法較簡單，一般可用的方法較簡單，一般可用安裝在曲柄安裝在曲柄相對延長方向上的一對平衡重相對延長方向上的一對平衡重來平衡（來平衡（圖圖410），使其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力恰好與），使其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力恰好與Fr相等而方向相反，即達(dá)到了消除單缸機不

10、平相等而方向相反，即達(dá)到了消除單缸機不平衡旋轉(zhuǎn)慣性力之目的。衡旋轉(zhuǎn)慣性力之目的。22b2 Rmmr Rmmrb21 造成單缸機不平衡的主要力源是周期變化的造成單缸機不平衡的主要力源是周期變化的旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)慣性力慣性力Fr和和往復(fù)慣性力往復(fù)慣性力Fj。 慣性力平衡：慣性力平衡：設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少振動及零件和軸承的載荷振動及零件和軸承的載荷第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)4.內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡四沖程單缸內(nèi)燃機慣性力的平衡四沖程單缸內(nèi)燃機慣性力的平衡往復(fù)慣性力的平衡往復(fù)慣性力的平衡：為了

11、平衡單缸機的一級和二級往復(fù)慣性力常常要裝置一些：為了平衡單缸機的一級和二級往復(fù)慣性力常常要裝置一些專門的平衡機構(gòu)專門的平衡機構(gòu)雙軸平衡法（圖雙軸平衡法（圖4-11）可平衡一級往復(fù)慣性力。可平衡一級往復(fù)慣性力。在內(nèi)燃機上裝一對平行于曲軸的軸，使其轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)在內(nèi)燃機上裝一對平行于曲軸的軸，使其轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)速相同，且兩軸的旋轉(zhuǎn)方向相反。軸的兩端各裝一對平速相同，且兩軸的旋轉(zhuǎn)方向相反。軸的兩端各裝一對平衡重。衡重。當(dāng)活塞位于上止點時，所有的平衡重都位于最右端（圖當(dāng)活塞位于上止點時，所有的平衡重都位于最右端（圖4-11）。兩對平衡重的質(zhì)量中心與氣缸中心在同一平面）。兩對平衡重的質(zhì)量中心與氣缸中心在同一

12、平面內(nèi)，并且與氣缸中心線的距離相等。內(nèi)，并且與氣缸中心線的距離相等。雙軸平衡法能使一級往復(fù)慣性力完全平衡而雙軸平衡法能使一級往復(fù)慣性力完全平衡而不引起任何不引起任何附加慣性力或慣性力矩附加慣性力或慣性力矩。 慣性力平衡：慣性力平衡：設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少振動及零件和軸承的載荷振動及零件和軸承的載荷第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)4.內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡四沖程單缸內(nèi)燃機慣性力的平衡四沖程單缸內(nèi)燃機慣性力的平衡往復(fù)慣性力的平衡往復(fù)慣性力的平衡：為了平衡單缸機的一級和二級往復(fù)慣性力常常要裝

13、置一些：為了平衡單缸機的一級和二級往復(fù)慣性力常常要裝置一些專門的平衡機構(gòu)專門的平衡機構(gòu)部分平衡法部分平衡法在平衡旋轉(zhuǎn)慣性力的一對平衡重上再加一部在平衡旋轉(zhuǎn)慣性力的一對平衡重上再加一部分質(zhì)量（分質(zhì)量（圖圖4-10），以平衡掉一部分一級往），以平衡掉一部分一級往復(fù)慣性力。復(fù)慣性力。但增加的平衡重質(zhì)量所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力在但增加的平衡重質(zhì)量所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力在垂直于氣缸中心線和曲軸箱中心線方向上產(chǎn)垂直于氣缸中心線和曲軸箱中心線方向上產(chǎn)生一個分力，使生一個分力，使內(nèi)燃機的主軸承在垂直氣缸內(nèi)燃機的主軸承在垂直氣缸中心線方向上受到附加的慣性力中心線方向上受到附加的慣性力。這種平衡方法這種平衡方法平衡效果較差

14、平衡效果較差，內(nèi)燃機振動較，內(nèi)燃機振動較大，在拖拉機及小型運輸機械的內(nèi)燃機一般大，在拖拉機及小型運輸機械的內(nèi)燃機一般不采用這種方法。不采用這種方法。 慣性力平衡：慣性力平衡：設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少振動及零件和軸承的載荷振動及零件和軸承的載荷第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)4.內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡四沖程單缸內(nèi)燃機慣性力的平衡四沖程單缸內(nèi)燃機慣性力的平衡往復(fù)慣性力的平衡往復(fù)慣性力的平衡：為了平衡單缸機的一級和二級往復(fù)慣性力常常要裝置一些：為了平衡單缸機的一級和二級往復(fù)慣性力常常要裝置一些

15、專門的平衡機構(gòu)專門的平衡機構(gòu)二級往復(fù)慣性力的平衡二級往復(fù)慣性力的平衡 二級往復(fù)慣性力最大絕對值較一級往復(fù)慣性力最大絕對值?。ㄒ浑A振動占整個二級往復(fù)慣性力最大絕對值較一級往復(fù)慣性力最大絕對值小（一階振動占整個振動的振動的70%以上，是振動的主要來源），因此對內(nèi)燃機及關(guān)聯(lián)機械、支座等所引起以上，是振動的主要來源），因此對內(nèi)燃機及關(guān)聯(lián)機械、支座等所引起的危害性較輕，為使內(nèi)燃機的構(gòu)造簡單，一般對二級往復(fù)慣性力不做平衡。的危害性較輕，為使內(nèi)燃機的構(gòu)造簡單，一般對二級往復(fù)慣性力不做平衡。 在轉(zhuǎn)速很高或雖然轉(zhuǎn)速不高而缸徑較大的單缸內(nèi)燃機中，二級往復(fù)慣性力仍需在轉(zhuǎn)速很高或雖然轉(zhuǎn)速不高而缸徑較大的單缸內(nèi)燃機中，

16、二級往復(fù)慣性力仍需要進(jìn)行平衡。仍然采用雙軸平衡法，要進(jìn)行平衡。仍然采用雙軸平衡法，差別在于二級平衡重的旋轉(zhuǎn)角速度為曲軸旋轉(zhuǎn)差別在于二級平衡重的旋轉(zhuǎn)角速度為曲軸旋轉(zhuǎn)角速度的二倍角速度的二倍，即采用四軸，分別將單缸機的一、二級往復(fù)慣性力完全平衡，但結(jié)，即采用四軸，分別將單缸機的一、二級往復(fù)慣性力完全平衡，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。構(gòu)復(fù)雜。 慣性力平衡：慣性力平衡：設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少振動及零件和軸承的載荷振動及零件和軸承的載荷第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)4.內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡四沖程四缸內(nèi)燃機的

17、平衡四沖程四缸內(nèi)燃機的平衡 四沖程四缸內(nèi)燃機曲軸上的全部曲柄均在同一四沖程四缸內(nèi)燃機曲軸上的全部曲柄均在同一個平面內(nèi)，互成個平面內(nèi)，互成180夾角，并且夾角，并且第一、第四缸曲第一、第四缸曲柄偏向同一方向，而第二、第三缸曲柄偏向同一方柄偏向同一方向，而第二、第三缸曲柄偏向同一方向向。曲柄的這種布置使內(nèi)燃機自身平衡性較好。曲柄的這種布置使內(nèi)燃機自身平衡性較好。 coscos2j1KRmFj 一級往復(fù)慣性力一級往復(fù)慣性力0cos)180cos()180cos(cosj1 KKKKF 2cos2cos2j2KRmFj 二級往復(fù)慣性力二級往復(fù)慣性力 2cos42cos)180(2cos)180(2co

18、s2cosj2KKKKKF 慣性力平衡：慣性力平衡：設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少振動及零件和軸承的載荷振動及零件和軸承的載荷第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)4.內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡四沖程四缸內(nèi)燃機的平衡四沖程四缸內(nèi)燃機的平衡 四沖程四缸內(nèi)燃機曲軸上的全部曲柄均在同一四沖程四缸內(nèi)燃機曲軸上的全部曲柄均在同一個平面內(nèi)，互成個平面內(nèi)，互成180夾角，并且夾角，并且第一、第四缸曲第一、第四缸曲柄偏向同一方向，而第二、第三缸曲柄偏向同一方柄偏向同一方向，而第二、第三缸曲柄偏向同一方向向。曲柄的這種布

19、置使內(nèi)燃機自身平衡性較好。曲柄的這種布置使內(nèi)燃機自身平衡性較好。一級慣性力矩、二級慣性力矩、旋轉(zhuǎn)慣性一級慣性力矩、二級慣性力矩、旋轉(zhuǎn)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力矩力和旋轉(zhuǎn)慣性力矩：由于一級慣性力、二：由于一級慣性力、二級慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力均對稱于曲軸中點級慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力均對稱于曲軸中點0j1 T0j2 T0r F0r T 由此可知，由此可知，直列式四缸內(nèi)燃機直列式四缸內(nèi)燃機的平衡情況較好。除二級慣性力未平衡之外，其的平衡情況較好。除二級慣性力未平衡之外，其余的慣性力和慣性力矩均得到了平衡。一般可不再安裝平衡重。但為了減少曲軸的余的慣性力和慣性力矩均得到了平衡。一般可不再安裝平衡重。但為了減少曲軸的彎

20、曲載荷和主軸承的磨損，彎曲載荷和主軸承的磨損，常在四缸曲軸上也裝有平衡重常在四缸曲軸上也裝有平衡重。 注意注意：可以在每個曲柄延長線設(shè)置平衡重，也可以以曲軸中心為對稱軸，對稱：可以在每個曲柄延長線設(shè)置平衡重，也可以以曲軸中心為對稱軸，對稱布置較少的平衡重，但這時主軸承的磨損情況不如前一種平衡方法有利。布置較少的平衡重，但這時主軸承的磨損情況不如前一種平衡方法有利。 慣性力平衡：慣性力平衡：設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少設(shè)法將慣性力盡可能在內(nèi)燃機內(nèi)部互相平衡，以減少振動及零件和軸承的載荷振動及零件和軸承的載荷第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)4.內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡內(nèi)

21、燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和慣性力平衡四沖程六缸內(nèi)燃機的平衡四沖程六缸內(nèi)燃機的平衡 六缸內(nèi)燃機曲軸的布置：第一、第二、六缸內(nèi)燃機曲軸的布置：第一、第二、第三缸曲柄互成第三缸曲柄互成120夾角，第四、第五、夾角，第四、第五、第六缸曲柄也互成第六缸曲柄也互成120夾角，并且前三夾角，并且前三個曲柄和后三個曲柄呈鏡面對稱。個曲柄和后三個曲柄呈鏡面對稱。一級慣性力矩、二級慣性力矩、旋轉(zhuǎn)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力矩一級慣性力矩、二級慣性力矩、旋轉(zhuǎn)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力矩：由于一級慣性力、：由于一級慣性力、二級慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力均對稱于曲軸中點二級慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力均對稱于曲軸中點一級往復(fù)慣性力一級往復(fù)慣性力0j1 F二級往復(fù)慣

22、性力二級往復(fù)慣性力0j2 F 由此可知，由此可知，直列六缸內(nèi)燃機直列六缸內(nèi)燃機在不設(shè)置平衡重的條件下可達(dá)到自身完全平衡。但在不設(shè)置平衡重的條件下可達(dá)到自身完全平衡。但為了減輕曲軸的彎曲力矩以及改善主軸承的磨損，有時在六缸高速內(nèi)燃機曲軸上也為了減輕曲軸的彎曲力矩以及改善主軸承的磨損，有時在六缸高速內(nèi)燃機曲軸上也增設(shè)平衡重。增設(shè)平衡重。0j1 T0j2 T0r F0r Tl曲柄連桿機構(gòu)組成曲柄連桿機構(gòu)組成：主要有：主要有氣缸體氣缸體曲軸箱組曲軸箱組、活塞連桿組活塞連桿組和和曲軸飛輪曲軸飛輪組組組成。氣缸體組成。氣缸體曲軸箱組主要是內(nèi)燃機的機體部分，又稱曲軸箱組主要是內(nèi)燃機的機體部分，又稱固定件固定

23、件?；??；钊B桿組與曲軸飛輪組又稱為塞連桿組與曲軸飛輪組又稱為運動件運動件。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)5.氣缸體氣缸體曲軸箱組曲軸箱組l氣缸體氣缸體曲軸箱組包括曲軸箱組包括：氣缸體氣缸體、氣缸蓋氣缸蓋、氣缸套氣缸套、氣缸襯墊氣缸襯墊、主軸承主軸承蓋蓋、油底殼油底殼及及曲軸箱曲軸箱等主要零件。等主要零件。l氣缸體氣缸體曲軸箱組是曲軸箱組是內(nèi)燃機的基礎(chǔ)內(nèi)燃機的基礎(chǔ)，內(nèi)燃機零件幾乎全部安裝在其上。，內(nèi)燃機零件幾乎全部安裝在其上。氣缸壁與活塞和氣缸蓋一起形成燃燒室。氣缸壁與活塞和氣缸蓋一起形成燃燒室。 氣缸體氣缸體l絕大多數(shù)水冷式內(nèi)燃機的氣缸體往往與曲軸箱鑄成一體。絕大多數(shù)水冷式內(nèi)燃機的氣

24、缸體往往與曲軸箱鑄成一體。風(fēng)冷式內(nèi)燃機（散熱效果不穩(wěn)定，風(fēng)冷式內(nèi)燃機（散熱效果不穩(wěn)定，現(xiàn)代汽車很少采用現(xiàn)代汽車很少采用）一）一般是將氣缸體和曲軸箱分開鑄造，而且氣缸體為單體。般是將氣缸體和曲軸箱分開鑄造，而且氣缸體為單體。l氣缸體是內(nèi)燃機中最大的零件。承受多種形式的負(fù)荷，并氣缸體是內(nèi)燃機中最大的零件。承受多種形式的負(fù)荷，并且由于與高溫氣體直接接觸而承受較大的熱負(fù)荷，需滿足且由于與高溫氣體直接接觸而承受較大的熱負(fù)荷，需滿足剛度和強度的要求（側(cè)壁及前后壁等區(qū)域鑄有加強筋）。剛度和強度的要求（側(cè)壁及前后壁等區(qū)域鑄有加強筋）。l氣缸體一般采用高強度的灰鑄鐵，汽車內(nèi)燃機常采用鑄造氣缸體一般采用高強度的灰

25、鑄鐵，汽車內(nèi)燃機常采用鑄造鋁合金（質(zhì)量輕，但成本較高）。鋁合金（質(zhì)量輕，但成本較高）。l氣缸體前后壁和氣缸之間的橫隔板上鑄有支承曲軸的主軸氣缸體前后壁和氣缸之間的橫隔板上鑄有支承曲軸的主軸承座或主軸承座孔以及潤滑油道。水冷內(nèi)燃機外壁鑄有冷承座或主軸承座孔以及潤滑油道。水冷內(nèi)燃機外壁鑄有冷卻水套。卻水套。l氣缸體的構(gòu)造與氣缸的排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。氣缸體的構(gòu)造與氣缸的排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。1、氣缸的排列形式、氣缸的排列形式（ 1 ） 直 列 式 （） 直 列 式 （ L 型 ，型 ，LineEngine）：氣缸體的寬度小而）：氣缸體的寬度小而高度和長度

26、大，一般適用于六缸或高度和長度大，一般適用于六缸或六缸以下的內(nèi)燃機，尺寸緊湊，穩(wěn)六缸以下的內(nèi)燃機，尺寸緊湊，穩(wěn)定性好；定性好；（2）V型：兩列氣缸排列成型：兩列氣缸排列成V形，形，其特點是氣缸體寬度大而長度和高其特點是氣缸體寬度大而長度和高度小，形狀復(fù)雜，但剛度大，質(zhì)量度小，形狀復(fù)雜，但剛度大，質(zhì)量和外形尺寸小。長度和高度小，更和外形尺寸小。長度和高度小，更低的安裝位置可以便于車身的降低，低的安裝位置可以便于車身的降低，風(fēng)阻系數(shù)更低，并且氣缸對向布置，風(fēng)阻系數(shù)更低，并且氣缸對向布置，可抵消一部分振動，發(fā)動機運轉(zhuǎn)更可抵消一部分振動，發(fā)動機運轉(zhuǎn)更為平順，適用于一些追求舒適平順為平順，適用于一些追求

27、舒適平順駕乘感受的中高級轎車。駕乘感受的中高級轎車。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 氣缸體氣缸體第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)補充知識補充知識l水平對置發(fā)動機（水平對置發(fā)動機（H型型）：制造成本高，）：制造成本高，工藝難度大，目前只有保時捷和斯巴魯工藝難度大，目前只有保時捷和斯巴魯兩個廠商使用。最大優(yōu)點是重心低，并兩個廠商使用。最大優(yōu)點是重心低，并且由于是一種對稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，發(fā)動機的且由于是一種對稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，發(fā)動機的運轉(zhuǎn)平順性比運轉(zhuǎn)平順性比V型發(fā)動機更好。缺點是結(jié)型發(fā)動機更好。缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是潤滑油問題很難解決。構(gòu)復(fù)雜，尤其是潤滑油問題很難解決。lVR型發(fā)動機：德國大眾專屬

28、發(fā)動機技術(shù)，型發(fā)動機：德國大眾專屬發(fā)動機技術(shù)，其結(jié)構(gòu)特點是氣缸夾角非常小（一般為其結(jié)構(gòu)特點是氣缸夾角非常?。ㄒ话銥?5），兩列氣缸接近平行，汽缸蓋上），兩列氣缸接近平行，汽缸蓋上火花塞的孔幾乎并在一條直線上。火花塞的孔幾乎并在一條直線上。VR發(fā)發(fā)動機的特點是體積小，非常適用于大眾動機的特點是體積小，非常適用于大眾車系的前置發(fā)動機平臺，因為大眾的前車系的前置發(fā)動機平臺，因為大眾的前置發(fā)動機前輪驅(qū)動底盤都是縱置式的設(shè)置發(fā)動機前輪驅(qū)動底盤都是縱置式的設(shè)計，而且發(fā)動機在驅(qū)動輪之前，所以發(fā)計，而且發(fā)動機在驅(qū)動輪之前，所以發(fā)動機不能過長。但振動大。動機不能過長。但振動大。l氣缸體的構(gòu)造與氣缸的排列形式、氣

29、缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。氣缸體的構(gòu)造與氣缸的排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。 氣缸體氣缸體第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)補充知識補充知識l星型發(fā)動機：一種氣缸環(huán)繞曲軸排列的一種星型發(fā)動機：一種氣缸環(huán)繞曲軸排列的一種往復(fù)式內(nèi)燃機。在渦輪發(fā)動機出現(xiàn)之前，絕往復(fù)式內(nèi)燃機。在渦輪發(fā)動機出現(xiàn)之前，絕大多數(shù)大型飛機的發(fā)動機都采用星型設(shè)計。大多數(shù)大型飛機的發(fā)動機都采用星型設(shè)計。lW型發(fā)動機：德國大眾專屬發(fā)動機技術(shù)，型發(fā)動機：德國大眾專屬發(fā)動機技術(shù)，其氣缸排列形式是由兩個小其氣缸排列形式是由兩個小V型組成一個型組成一個大大V型，兩組型，兩組V型發(fā)動機共用一根曲軸。型發(fā)動機共用一根曲

30、軸。長度方向尺寸更加緊湊，但寬度更大。長度方向尺寸更加緊湊，但寬度更大。W型發(fā)動機最大問題是發(fā)動機由一個整型發(fā)動機最大問題是發(fā)動機由一個整體被分割成兩個部分，在運作時必然會體被分割成兩個部分，在運作時必然會引起很大的振動。大眾設(shè)計了兩個反向引起很大的振動。大眾設(shè)計了兩個反向轉(zhuǎn)動的平衡軸，讓兩個部分的振動在內(nèi)轉(zhuǎn)動的平衡軸，讓兩個部分的振動在內(nèi)部相互抵消。部相互抵消。輝騰輝騰 W12、奧迪、奧迪A8、賓利、賓利、GOLF W12概念車、布加迪威龍等概念車、布加迪威龍等 氣缸體氣缸體布加迪威龍，布加迪威龍，W16，8.0T，1001馬力，馬力，2500萬萬2、氣缸的結(jié)構(gòu)形式、氣缸的結(jié)構(gòu)形式（1）無氣

31、缸套式：在缸體上直接加工出氣缸，）無氣缸套式：在缸體上直接加工出氣缸，中心距離短，使內(nèi)燃機整體質(zhì)量和尺寸減小，中心距離短，使內(nèi)燃機整體質(zhì)量和尺寸減小，缸體剛度大，工藝性好。缺點是為了保證氣缸體剛度大，工藝性好。缺點是為了保證氣缸的耐磨性，整個氣缸體必須用耐磨鑄鐵，缸的耐磨性，整個氣缸體必須用耐磨鑄鐵，或在鋁合金氣缸內(nèi)表面進(jìn)行多孔鍍鉻，所以或在鋁合金氣缸內(nèi)表面進(jìn)行多孔鍍鉻，所以制造成本高；制造成本高；（2）干氣缸套式：在一般灰鑄鐵缸體或鋁合）干氣缸套式：在一般灰鑄鐵缸體或鋁合金缸體的氣缸套座孔內(nèi)壓入或裝入干式氣缸金缸體的氣缸套座孔內(nèi)壓入或裝入干式氣缸套，氣缸套的外圓表面和氣缸套座孔內(nèi)表面套，氣缸

32、套的外圓表面和氣缸套座孔內(nèi)表面均需進(jìn)行精加工，以保證形位精度并方便拆均需進(jìn)行精加工，以保證形位精度并方便拆裝。套體不直接與冷卻水接觸。剛度大，密裝。套體不直接與冷卻水接觸。剛度大，密封性能好，但拆裝困難，易發(fā)生熱變形。封性能好，但拆裝困難，易發(fā)生熱變形。（3）濕氣缸套式：直接與冷卻水接觸。采用）濕氣缸套式：直接與冷卻水接觸。采用兩個定位帶兩個定位帶A、B作為徑向定位，軸向定位利作為徑向定位，軸向定位利用上端凸緣與缸體頂部的相應(yīng)支承面用上端凸緣與缸體頂部的相應(yīng)支承面C來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。散熱條件好，拆裝簡單，氣缸體本身不具有散熱條件好，拆裝簡單，氣缸體本身不具有密封水套，缸體鑄造容易。但剛度差，易漏

33、密封水套，缸體鑄造容易。但剛度差，易漏水。廣泛應(yīng)用于柴油機，也有部分汽油機采水。廣泛應(yīng)用于柴油機，也有部分汽油機采用濕氣缸套。用濕氣缸套。ABC第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)l氣缸體的構(gòu)造與氣缸的排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。氣缸體的構(gòu)造與氣缸的排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。 氣缸體氣缸體3、曲軸箱的結(jié)構(gòu)形式、曲軸箱的結(jié)構(gòu)形式：（：（1）無裙式，氣缸體底平面與曲軸軸線平齊，加）無裙式，氣缸體底平面與曲軸軸線平齊，加工簡便，高度小，質(zhì)量輕，但氣缸體剛度和強度較差，密封較困難，轎車工簡便，高度小，質(zhì)量輕，但氣缸體剛度和強度較差，密封較困難，轎車和輕型貨車的內(nèi)燃機

34、多采用該形式；（和輕型貨車的內(nèi)燃機多采用該形式；（2）龍門式，氣缸體的下平面在曲）龍門式，氣缸體的下平面在曲軸軸線以下，剛度和強度較好，曲軸箱的下平面與油底殼密封簡單，但工軸軸線以下，剛度和強度較好，曲軸箱的下平面與油底殼密封簡單，但工藝性較差，廣泛用于各種內(nèi)燃機；（藝性較差，廣泛用于各種內(nèi)燃機；（3）隧道式，主軸承孔較大且不剖分，）隧道式，主軸承孔較大且不剖分，剛度和強度好，一般曲軸主軸承采用滾動軸承，但質(zhì)量大，拆卸安裝不方剛度和強度好，一般曲軸主軸承采用滾動軸承，但質(zhì)量大，拆卸安裝不方便。便。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)l氣缸體的構(gòu)造與氣缸的排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式

35、有關(guān)。氣缸體的構(gòu)造與氣缸的排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。 氣缸體氣缸體l氣缸套氣缸套的功用是：構(gòu)成工作循環(huán)的空間；向周圍導(dǎo)熱。的功用是：構(gòu)成工作循環(huán)的空間；向周圍導(dǎo)熱。干式干式：無腐蝕和穴蝕；壁薄，汽缸中心距可減小，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度大；：無腐蝕和穴蝕；壁薄，汽缸中心距可減小，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度大；汽缸套的外圓表面和氣缸套汽缸套的外圓表面和氣缸套座孔內(nèi)表面均需精磨座孔內(nèi)表面均需精磨，以保證形位精度并方便拆裝；氣缸套和座孔的配合多采用動配合（常用間隙，以保證形位精度并方便拆裝；氣缸套和座孔的配合多采用動配合（常用間隙0.170.37mm），拆裝仍較為困難，傳熱較差溫度分布不均勻，容易產(chǎn)生局

36、部變形。），拆裝仍較為困難，傳熱較差溫度分布不均勻，容易產(chǎn)生局部變形。濕式濕式：氣缸套軸向定位支承面可以設(shè)在缸體的不同部位（圖：氣缸套軸向定位支承面可以設(shè)在缸體的不同部位（圖4-21a、b和和c中的相應(yīng)支承面中的相應(yīng)支承面C不同），不同），支承面越低對氣缸套上部和活塞的冷卻越有利；下密封帶上鑲有支承面越低對氣缸套上部和活塞的冷卻越有利；下密封帶上鑲有13個耐油橡膠密封圈，密封圈既可個耐油橡膠密封圈，密封圈既可裝在氣缸套下定位帶環(huán)槽中（圖裝在氣缸套下定位帶環(huán)槽中（圖4-21a），也可裝在缸體氣缸座孔上的環(huán)槽內(nèi)（圖），也可裝在缸體氣缸座孔上的環(huán)槽內(nèi)（圖4-21b和和c）；氣缸）；氣缸套裝入后，頂面

37、略高于氣缸體頂平面，在擰緊氣缸蓋后，氣缸墊在該處承受較大的壓緊力，套裝入后，頂面略高于氣缸體頂平面，在擰緊氣缸蓋后，氣缸墊在該處承受較大的壓緊力，以保證以保證氣缸的密封性氣缸的密封性；散熱條件好；氣缸體本身無密封水套，鑄造容易；缸套與缸體定位配合是動配合，；散熱條件好；氣缸體本身無密封水套，鑄造容易；缸套與缸體定位配合是動配合，拆裝方便；有水的腐蝕和穴蝕，且剛度較差，易漏水。拆裝方便；有水的腐蝕和穴蝕，且剛度較差，易漏水。濕式廣泛應(yīng)用于柴油機，部分汽油機也采用濕式廣泛應(yīng)用于柴油機，部分汽油機也采用。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 氣缸套氣缸套l氣缸蓋氣缸蓋的功用是：的功用是：密封氣缸，

38、與活塞頂面、氣缸共同組成燃?xì)夤ぷ骺臻g密封氣缸，與活塞頂面、氣缸共同組成燃?xì)夤ぷ骺臻g；固定氣固定氣缸套并安裝各種附件缸套并安裝各種附件。氣缸蓋既要承受高溫高壓燃?xì)鈮毫Γ忠惺芨咨w螺栓的。氣缸蓋既要承受高溫高壓燃?xì)鈮毫?，又要承受缸蓋螺栓的預(yù)緊力，因此要求氣缸蓋具有足夠的強度和剛度。為了使氣缸蓋的溫度盡可能均預(yù)緊力，因此要求氣缸蓋具有足夠的強度和剛度。為了使氣缸蓋的溫度盡可能均勻，避免發(fā)生熱裂，應(yīng)對缸蓋進(jìn)行良好的冷卻。氣缸蓋一般由優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金勻，避免發(fā)生熱裂，應(yīng)對缸蓋進(jìn)行良好的冷卻。氣缸蓋一般由優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄造。鑄鐵鑄造。風(fēng)冷式內(nèi)燃機和轎車用汽油機則多采用鋁合金鑄造風(fēng)冷式內(nèi)燃機和轎車用

39、汽油機則多采用鋁合金鑄造。 氣缸蓋是形狀極其復(fù)雜的箱形零件，在其氣缸蓋是形狀極其復(fù)雜的箱形零件，在其上布置著上布置著進(jìn)排氣門進(jìn)排氣門、氣道氣道、氣門搖臂氣門搖臂或或凸輪軸凸輪軸、火花塞火花塞或或噴油器噴油器等，氣缸蓋內(nèi)部鑄有冷卻水套、等，氣缸蓋內(nèi)部鑄有冷卻水套、冷卻水道、潤滑油道等。冷卻水道、潤滑油道等。 氣缸蓋有氣缸蓋有整體式整體式、分塊式分塊式和和單體式單體式三種。三種。整體式氣缸蓋結(jié)構(gòu)簡單、氣缸中心距離小，可整體式氣缸蓋結(jié)構(gòu)簡單、氣缸中心距離小，可減少內(nèi)燃機的長度尺寸和質(zhì)量。但鑄造工藝及減少內(nèi)燃機的長度尺寸和質(zhì)量。但鑄造工藝及加工精度要求高，當(dāng)氣缸直徑小于加工精度要求高，當(dāng)氣缸直徑小于1

40、05mm，氣缸數(shù)不超過氣缸數(shù)不超過6個時一般常采用此種結(jié)構(gòu)。分個時一般常采用此種結(jié)構(gòu)。分塊式氣缸蓋是每兩缸或三缸共用一個氣缸蓋，塊式氣缸蓋是每兩缸或三缸共用一個氣缸蓋，其優(yōu)點在于剛度較高，鑄造工藝和加工精度稍其優(yōu)點在于剛度較高，鑄造工藝和加工精度稍低，通用性較好。但氣缸的中心距離較大。大低，通用性較好。但氣缸的中心距離較大。大缸徑柴油機一般采用此結(jié)構(gòu)。單體式氣缸蓋是缸徑柴油機一般采用此結(jié)構(gòu)。單體式氣缸蓋是每個氣缸均采用一個氣缸蓋形式，具有剛度大，每個氣缸均采用一個氣缸蓋形式，具有剛度大，通用性強等優(yōu)點，但氣缸中心距離大，一般常通用性強等優(yōu)點，但氣缸中心距離大，一般常用于風(fēng)冷式內(nèi)燃機。用于風(fēng)冷式

41、內(nèi)燃機。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 氣缸蓋氣缸蓋l氣缸襯墊氣缸襯墊的功用是：保證燃燒室密封。氣缸襯墊在壓緊力作用下產(chǎn)生塑性變形，的功用是：保證燃燒室密封。氣缸襯墊在壓緊力作用下產(chǎn)生塑性變形，以防止高溫以防止高溫高壓燃?xì)庑孤陡邏喝細(xì)庑孤?，同時密封潤滑油和冷卻水的通道同時密封潤滑油和冷卻水的通道。按所用材料不同，可分為金屬石棉氣缸。按所用材料不同，可分為金屬石棉氣缸襯墊、金屬復(fù)合材料襯墊和全金屬襯墊等。金屬石棉氣缸襯墊是在夾有金屬絲或金屬屑襯墊、金屬復(fù)合材料襯墊和全金屬襯墊等。金屬石棉氣缸襯墊是在夾有金屬絲或金屬屑的石棉層外包以鋼皮或銅皮制成的。的石棉層外包以鋼皮或銅皮制成的。金屬材料

42、襯墊常用優(yōu)質(zhì)鋁板或不銹鋼疊片制成金屬材料襯墊常用優(yōu)質(zhì)鋁板或不銹鋼疊片制成，具有強，具有強度高、抗腐蝕能力強的優(yōu)點，多用于強化程度高的內(nèi)燃機上。近年來，國外一些內(nèi)燃機開始度高、抗腐蝕能力強的優(yōu)點，多用于強化程度高的內(nèi)燃機上。近年來，國外一些內(nèi)燃機開始采用耐熱密封膠，徹底取代了傳統(tǒng)的氣缸襯墊。采用耐熱密封膠，徹底取代了傳統(tǒng)的氣缸襯墊。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 氣缸襯墊氣缸襯墊沖壓鋼板型式?jīng)_壓鋼板型式l油底殼油底殼是曲軸箱的下半部，其功用是封閉曲軸箱，防止贓物進(jìn)入機體，同時收集和貯存由內(nèi)是曲軸箱的下半部，其功用是封閉曲軸箱，防止贓物進(jìn)入機體，同時收集和貯存由內(nèi)燃機各摩擦面表面回流的潤滑

43、油。一般用薄鋼板沖壓或焊接而成，也有用鑄鐵或鋁合金鑄造燃機各摩擦面表面回流的潤滑油。一般用薄鋼板沖壓或焊接而成，也有用鑄鐵或鋁合金鑄造的。油底殼內(nèi)設(shè)有擋板，用以減輕內(nèi)燃機顛簸時油面的震蕩。一般油底殼后部深度較大，且的。油底殼內(nèi)設(shè)有擋板，用以減輕內(nèi)燃機顛簸時油面的震蕩。一般油底殼后部深度較大，且底面呈斜面，以保證在機械車輛傾斜時機油泵能正常吸油。底面呈斜面，以保證在機械車輛傾斜時機油泵能正常吸油。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 油底殼油底殼活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等組成?；钊B桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等組成。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)6.活塞連桿組活塞連

44、桿組l功用：功用：與氣缸蓋、氣缸套共同組成與氣缸蓋、氣缸套共同組成燃燒室和氣缸工作空間燃燒室和氣缸工作空間；承受燃?xì)獬惺苋細(xì)獾膲毫Σ⑼ㄟ^連桿傳遞給曲軸，驅(qū)的壓力并通過連桿傳遞給曲軸，驅(qū)動曲軸轉(zhuǎn)動動曲軸轉(zhuǎn)動。l活塞是內(nèi)燃機中工作條件活塞是內(nèi)燃機中工作條件最嚴(yán)酷最嚴(yán)酷的的零件。作用于活塞上的氣體壓力和零件。作用于活塞上的氣體壓力和慣性力都是周期變化的，燃燒瞬時慣性力都是周期變化的，燃燒瞬時作用于活塞上的氣體壓力很高，如作用于活塞上的氣體壓力很高，如增壓內(nèi)燃機的最高燃燒壓力可達(dá)增壓內(nèi)燃機的最高燃燒壓力可達(dá)1416MPa。而且活塞還要承受在。而且活塞還要承受在連桿傾斜位置時連桿傾斜位置時側(cè)壓力側(cè)壓力的

45、周期性沖的周期性沖擊作用，擊作用，在氣體壓力、往復(fù)慣性力在氣體壓力、往復(fù)慣性力和側(cè)壓力的共同作用下，可能引起和側(cè)壓力的共同作用下，可能引起活塞變形活塞變形，活塞銷座開裂，活塞側(cè)，活塞銷座開裂，活塞側(cè)部磨損等。由此，活塞應(yīng)有足夠的部磨損等。由此，活塞應(yīng)有足夠的強度和剛度，且質(zhì)量要輕。強度和剛度，且質(zhì)量要輕。此外，活塞頂部直接與高溫燃?xì)饨佑|，各部溫差很大。柴油機活塞頂部常布置有此外，活塞頂部直接與高溫燃?xì)饨佑|，各部溫差很大。柴油機活塞頂部常布置有凹坑狀燃燒室凹坑狀燃燒室，使頂部實際受熱面積加大，熱負(fù)荷更加嚴(yán)重。高溫必然會引起活，使頂部實際受熱面積加大，熱負(fù)荷更加嚴(yán)重。高溫必然會引起活塞材料的強度下

46、降，活塞的熱膨脹量增加，破壞活塞與氣缸壁的正常間隙。另外，塞材料的強度下降，活塞的熱膨脹量增加，破壞活塞與氣缸壁的正常間隙。另外，由于冷熱不均勻所產(chǎn)生的熱應(yīng)力容易使活塞頂部出現(xiàn)疲勞熱裂現(xiàn)象。因此活塞應(yīng)由于冷熱不均勻所產(chǎn)生的熱應(yīng)力容易使活塞頂部出現(xiàn)疲勞熱裂現(xiàn)象。因此活塞應(yīng)有足夠的耐熱性和良好的導(dǎo)熱性，小的線膨脹系數(shù)，并且需要在結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)有足夠的耐熱性和良好的導(dǎo)熱性，小的線膨脹系數(shù)，并且需要在結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)?shù)拇胧?，防止過大的熱變形。的措施，防止過大的熱變形。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 活塞活塞l活塞材料：廣泛使用鋁合金活塞，只在極少數(shù)車用內(nèi)燃機中采用鑄鐵或耐熱鋼活塞。鋁合金導(dǎo)熱性好

47、（比鑄活塞材料：廣泛使用鋁合金活塞，只在極少數(shù)車用內(nèi)燃機中采用鑄鐵或耐熱鋼活塞。鋁合金導(dǎo)熱性好（比鑄鐵大鐵大34倍），密度小，因此鋁活塞慣性力小，工作溫度低，溫度分布均勻，但鋁合金熱膨脹系數(shù)大，且當(dāng)倍），密度小，因此鋁活塞慣性力小，工作溫度低，溫度分布均勻，但鋁合金熱膨脹系數(shù)大，且當(dāng)溫度升高時，其強度和硬度下降較快。高壓縮比、高轉(zhuǎn)速和高增壓的內(nèi)燃機一般采用鍛造鋁合金活塞。溫度升高時，其強度和硬度下降較快。高壓縮比、高轉(zhuǎn)速和高增壓的內(nèi)燃機一般采用鍛造鋁合金活塞。l活塞結(jié)構(gòu)：按各部位作用不同，分為頂部活塞結(jié)構(gòu)：按各部位作用不同，分為頂部(圖圖4-28,不同類型的不同類型的活塞頂部活塞頂部)、頭部和

48、裙部三部分組成。、頭部和裙部三部分組成。1、活塞頂部、活塞頂部 活塞頂部是燃燒室的組成部分，活塞頂部是燃燒室的組成部分，其形狀與燃燒室形狀和壓縮比有關(guān)，其形狀與燃燒室形狀和壓縮比有關(guān)，一般有平頂、凸頂和凹頂三種。一般有平頂、凸頂和凹頂三種。 柴油機活塞頂部采用凹頂，凹柴油機活塞頂部采用凹頂，凹坑的形狀取決于混合氣形成方式和坑的形狀取決于混合氣形成方式和燃燒室形狀。燃燒室形狀。 大多數(shù)汽油機采用平頂活塞，大多數(shù)汽油機采用平頂活塞，其優(yōu)點是受熱面積小，加工簡單。其優(yōu)點是受熱面積小，加工簡單。 凸頂活塞多用于二沖程內(nèi)燃機凸頂活塞多用于二沖程內(nèi)燃機上，有利于換氣過程。上，有利于換氣過程。2、活塞頭部、

49、活塞頭部 在活塞頭部加工有用來安裝氣在活塞頭部加工有用來安裝氣環(huán)和油環(huán)的氣環(huán)槽和油環(huán)槽。油環(huán)環(huán)和油環(huán)的氣環(huán)槽和油環(huán)槽。油環(huán)槽底部加工有回油孔或橫向切槽，槽底部加工有回油孔或橫向切槽，實現(xiàn)回油。實現(xiàn)回油。 在一道氣環(huán)的上方開有一道狹在一道氣環(huán)的上方開有一道狹窄的隔熱槽，以限制傳給第一道氣窄的隔熱槽，以限制傳給第一道氣環(huán)的熱量。環(huán)的熱量。 為了減少第一道環(huán)槽的磨損，為了減少第一道環(huán)槽的磨損，有的活塞在該槽中鑲嵌了耐熱耐磨有的活塞在該槽中鑲嵌了耐熱耐磨的環(huán)槽護(hù)圈。這種結(jié)構(gòu)在近代高速的環(huán)槽護(hù)圈。這種結(jié)構(gòu)在近代高速柴油機上應(yīng)用較廣泛。柴油機上應(yīng)用較廣泛。3、活塞裙部、活塞裙部 活塞銷座位于裙部。裙部起導(dǎo)

50、向作用，并承受活塞銷座位于裙部。裙部起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。側(cè)壓力。 活塞裙部工作時在熱負(fù)荷和側(cè)壓力的共同作用活塞裙部工作時在熱負(fù)荷和側(cè)壓力的共同作用下會變成橢圓柱形，沿活塞銷軸方向略有伸長，而下會變成橢圓柱形，沿活塞銷軸方向略有伸長，而垂直銷軸方向略有縮短。為了防止活塞卡死在氣缸垂直銷軸方向略有縮短。為了防止活塞卡死在氣缸內(nèi)，頂部直徑要小些，由頂部向下直徑逐漸增加。內(nèi)，頂部直徑要小些，由頂部向下直徑逐漸增加。 為避免為避免“敲缸敲缸”現(xiàn)象，一般在活塞油環(huán)槽底再現(xiàn)象，一般在活塞油環(huán)槽底再開一隔熱槽，并在裙部再開一道或兩道縱向切槽，開一隔熱槽，并在裙部再開一道或兩道縱向切槽，與上述橫槽貫通，形

51、成與上述橫槽貫通，形成T形或形或II形槽，從而使冷態(tài)下形槽，從而使冷態(tài)下的裝配間隙盡量減小。而在熱態(tài)下又因切槽的補償?shù)难b配間隙盡量減小。而在熱態(tài)下又因切槽的補償作用，活塞不至于在氣缸中卡死?？v向槽可以是貫作用，活塞不至于在氣缸中卡死。縱向槽可以是貫通直切到裙部底面，也可不貫通。通直切到裙部底面，也可不貫通。 現(xiàn)代汽油機上廣泛采用半拖鞋式裙部或拖鞋式裙現(xiàn)代汽油機上廣泛采用半拖鞋式裙部或拖鞋式裙部的活塞。在保證裙部有足夠承壓面積的前提下，部的活塞。在保證裙部有足夠承壓面積的前提下，將不承受側(cè)向力一側(cè)的裙部部分去掉或全部去掉。將不承受側(cè)向力一側(cè)的裙部部分去掉或全部去掉。可提高裙部的彈性，減少活塞與氣

52、缸的配合間隙，可提高裙部的彈性，減少活塞與氣缸的配合間隙，還可減輕活塞質(zhì)量，并能避免與曲軸平衡重發(fā)生運還可減輕活塞質(zhì)量，并能避免與曲軸平衡重發(fā)生運動干涉。動干涉。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 活塞活塞l活塞環(huán)活塞環(huán)分為氣環(huán)和油環(huán)兩種。分為氣環(huán)和油環(huán)兩種。l氣環(huán)氣環(huán)也稱壓縮環(huán)，它的主要功用是密封氣缸，防止氣缸中的高溫、高壓氣體漏入曲軸箱，并將也稱壓縮環(huán)，它的主要功用是密封氣缸，防止氣缸中的高溫、高壓氣體漏入曲軸箱，并將活塞頭部的大部分熱量傳遞給氣缸壁，保持活塞正常的工作溫度?；钊^部的大部分熱量傳遞給氣缸壁，保持活塞正常的工作溫度。l油環(huán)油環(huán)的功用是布油和刮油，當(dāng)活塞上行時，油環(huán)將飛濺

53、在氣缸壁上的機油均勻分布；當(dāng)活塞下的功用是布油和刮油，當(dāng)活塞上行時，油環(huán)將飛濺在氣缸壁上的機油均勻分布；當(dāng)活塞下行時，將缸壁上多余的機油刮下，流回油底殼。既能防止?jié)櫥蜕蟼鞯交钊敳慷鹑紵倚袝r，將缸壁上多余的機油刮下，流回油底殼。既能防止?jié)櫥蜕蟼鞯交钊敳慷鹑紵曳e碳和潤滑油消耗，又能改善潤滑條件，減小摩擦和磨損。積碳和潤滑油消耗，又能改善潤滑條件，減小摩擦和磨損。一般在氣環(huán)下安裝一道或兩道油環(huán)一般在氣環(huán)下安裝一道或兩道油環(huán)活塞環(huán)所受工況活塞環(huán)所受工況：活塞環(huán)工作時受到高溫、：活塞環(huán)工作時受到高溫、高壓燃?xì)獾淖饔?，熱?fù)荷十分嚴(yán)重，并在高壓燃?xì)獾淖饔?，熱?fù)荷十分嚴(yán)重，并在潤滑不良條件

54、下高速滑動。由于受氣缸壁潤滑不良條件下高速滑動。由于受氣缸壁的形狀誤差影響，活塞環(huán)在上下滑動的同的形狀誤差影響，活塞環(huán)在上下滑動的同時還在環(huán)槽內(nèi)產(chǎn)生徑向移動。這會加重環(huán)時還在環(huán)槽內(nèi)產(chǎn)生徑向移動。這會加重環(huán)與環(huán)槽之間的磨損，還使活塞環(huán)受到交變與環(huán)槽之間的磨損，還使活塞環(huán)受到交變彎曲應(yīng)力的作用而容易折斷。特別是氣環(huán)，彎曲應(yīng)力的作用而容易折斷。特別是氣環(huán)，當(dāng)溫度過高時，還將引起環(huán)槽內(nèi)潤滑油膠當(dāng)溫度過高時，還將引起環(huán)槽內(nèi)潤滑油膠結(jié)而使環(huán)失去彈性和活動能力，造成結(jié)而使環(huán)失去彈性和活動能力，造成拉缸拉缸(指活塞與氣缸配合工作面相互摩擦產(chǎn)生過指活塞與氣缸配合工作面相互摩擦產(chǎn)生過度磨損、劃痕、擦傷或咬死的現(xiàn)象

55、，產(chǎn)生度磨損、劃痕、擦傷或咬死的現(xiàn)象，產(chǎn)生機理是潤滑油膜受到局部破壞產(chǎn)生金屬接機理是潤滑油膜受到局部破壞產(chǎn)生金屬接觸，從而形成燒熔磨損觸，從而形成燒熔磨損)和嚴(yán)重漏氣。和嚴(yán)重漏氣。活塞環(huán)材料及構(gòu)造：優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄活塞環(huán)材料及構(gòu)造：優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵和鋼帶等，一般在一道氣環(huán)鐵、合金鑄鐵和鋼帶等，一般在一道氣環(huán)外表面進(jìn)行鍍鉻或噴鉬處理。具有外表面進(jìn)行鍍鉻或噴鉬處理。具有切口的切口的彈性圓環(huán)彈性圓環(huán)，在自由狀態(tài)下，環(huán)的外徑略大，在自由狀態(tài)下，環(huán)的外徑略大于氣缸內(nèi)徑，呈非圓形。于氣缸內(nèi)徑，呈非圓形。第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 活塞環(huán)活塞環(huán)結(jié)論：活塞環(huán)是內(nèi)燃機中壽命最短的零件

56、結(jié)論：活塞環(huán)是內(nèi)燃機中壽命最短的零件l氣環(huán)的密封原理（第一密封面、第二密封氣環(huán)的密封原理（第一密封面、第二密封面、第一密封面的第二次密封）面、第一密封面的第二次密封）l氣環(huán)的結(jié)構(gòu)型式（矩形環(huán)、錐面環(huán)、扭曲氣環(huán)的結(jié)構(gòu)型式（矩形環(huán)、錐面環(huán)、扭曲環(huán)、梯形環(huán)和桶形環(huán)等）環(huán)、梯形環(huán)和桶形環(huán)等）第五章第五章 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 活塞環(huán)活塞環(huán)矩形環(huán)矩形環(huán)1：形狀簡單，加工方便，與氣缸壁接觸面積大，有利于活塞散熱，但磨合性差，并且由于活塞的熱：形狀簡單，加工方便，與氣缸壁接觸面積大，有利于活塞散熱，但磨合性差，并且由于活塞的熱膨脹和晃動等原因，使環(huán)在運動中容易失去與缸壁的正常接觸，并會產(chǎn)生膨脹和晃動等原

57、因，使環(huán)在運動中容易失去與缸壁的正常接觸，并會產(chǎn)生泵油現(xiàn)象泵油現(xiàn)象（使?jié)櫥拖牧吭黾?，（使?jié)櫥拖牧吭黾?，活塞頂部、燃燒室及環(huán)槽內(nèi)積炭）；活塞頂部、燃燒室及環(huán)槽內(nèi)積炭）；錐面環(huán)錐面環(huán)2：外圓面為錐角很小的圓錐面，錐面環(huán)與缸壁線接觸，磨合性：外圓面為錐角很小的圓錐面，錐面環(huán)與缸壁線接觸，磨合性好，增大了接觸壓力和氣缸壁的適應(yīng)能力。活塞下行時，錐面環(huán)向下刮油，但上行時，由于錐面的油楔作用，好，增大了接觸壓力和氣缸壁的適應(yīng)能力?；钊滦袝r，錐面環(huán)向下刮油，但上行時，由于錐面的油楔作用，潤滑油不會帶入燃燒室。導(dǎo)熱性差，不適合作第一道氣環(huán)。錐面角度，防止裝反；潤滑油不會帶入燃燒室。導(dǎo)熱性差，不適合作

58、第一道氣環(huán)。錐面角度，防止裝反；桶面環(huán)桶面環(huán)6：外圓面為凸圓：外圓面為凸圓弧形，密封性、磨合性、對氣缸壁表面形狀的適應(yīng)性都比較好，由于油楔作用，減輕了環(huán)對氣缸壁的磨損，弧形，密封性、磨合性、對氣缸壁表面形狀的適應(yīng)性都比較好，由于油楔作用，減輕了環(huán)對氣缸壁的磨損，但加工困難，廣泛應(yīng)用于高速強化內(nèi)燃機中；但加工困難，廣泛應(yīng)用于高速強化內(nèi)燃機中；梯形環(huán)梯形環(huán)5：斷面為梯形，抗粘接性好，當(dāng)活塞由于側(cè)壓力產(chǎn)生：斷面為梯形，抗粘接性好，當(dāng)活塞由于側(cè)壓力產(chǎn)生擺動時，梯形環(huán)徑向移動，可將積炭和膠狀物擠出，促使間隙中的潤滑油更新。第一密封面的二次密封效果擺動時，梯形環(huán)徑向移動，可將積炭和膠狀物擠出，促使間隙中的

59、潤滑油更新。第一密封面的二次密封效果好，有利于密封和傳熱。梯形環(huán)加工困難，一般用于熱負(fù)荷較高或強化柴油機的第一道氣環(huán)；好，有利于密封和傳熱。梯形環(huán)加工困難，一般用于熱負(fù)荷較高或強化柴油機的第一道氣環(huán)；扭曲環(huán)扭曲環(huán)3和和4：環(huán)內(nèi)圈上緣或下緣切去一部分，形成階梯形端面，破壞端面對稱性，使其上下彈力不均，在受力狀態(tài)下環(huán)產(chǎn)環(huán)內(nèi)圈上緣或下緣切去一部分，形成階梯形端面，破壞端面對稱性，使其上下彈力不均，在受力狀態(tài)下環(huán)產(chǎn)生扭曲變形，外圓形成上小下大的圓錐面，既減小環(huán)與氣缸壁面的接觸面積，增加接觸壓力，有利于磨合，生扭曲變形，外圓形成上小下大的圓錐面，既減小環(huán)與氣缸壁面的接觸面積，增加接觸壓力，有利于磨合，又

60、使環(huán)的上下平面與槽的上下平面同時接觸，增強密封性，避免泵油現(xiàn)象又使環(huán)的上下平面與槽的上下平面同時接觸，增強密封性，避免泵油現(xiàn)象l油環(huán)油環(huán)分為分為槽孔式槽孔式、槽孔撐簧式槽孔撐簧式和和組合式組合式三種。三種。l槽孔式油環(huán)槽孔式油環(huán)：因為油環(huán)的內(nèi)圓面基本沒有氣體壓力的作用，所以槽孔式油環(huán)的刮油能力主要：因為油環(huán)的內(nèi)圓面基本沒有氣體壓力的作用，所以槽孔式油環(huán)的刮油能力主要依靠本身的彈力。為了減小環(huán)與氣缸壁的接觸面，增大接觸壓力，在環(huán)的外圓面上加工出集依靠本身的彈力。為了減小環(huán)與氣缸壁的接觸面，增大接觸壓力，在環(huán)的外圓面上加工出集油槽，形成上下兩道刮油唇，在集油槽的底部加工有回油孔，由上下刮油唇刮下來