第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)-2015

1、汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造-機(jī)體組及曲柄連桿機(jī)構(gòu)機(jī)體組及曲柄連桿機(jī)構(gòu)第二章第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)本章的主要教學(xué)內(nèi)容：本章的主要教學(xué)內(nèi)容：1.1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功能及受力狀態(tài)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功能及受力狀態(tài)2.2.機(jī)體組的組成部件及作用機(jī)體組的組成部件及作用3.3.活塞連桿組的組成部件及作用活塞連桿組的組成部件及作用4.4.曲軸飛輪組的組成部件及作用曲軸飛輪組的組成部件及作用2-1. 概述概述（1 1）功用）功用 把燃?xì)庾饔迷诨钊斏系牧D(zhuǎn)把燃?xì)庾饔迷诨钊斏系牧D(zhuǎn)化為曲軸的轉(zhuǎn)矩，向工作機(jī)械輸化為曲軸的轉(zhuǎn)矩，向工作機(jī)械輸出機(jī)械能。出機(jī)械能。（2 2）組成）組成 1.機(jī)體組：機(jī)體組：機(jī)體、

2、氣缸蓋、氣缸機(jī)體、氣缸蓋、氣缸蓋罩、氣缸襯墊、主軸承蓋、油蓋罩、氣缸襯墊、主軸承蓋、油底殼等底殼等 ； 2.活塞連桿組：主要包括活塞、活塞連桿組：主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等；活塞環(huán)、活塞銷和連桿等； 3.曲軸飛輪組：主要包括曲軸、曲軸飛輪組：主要包括曲軸、飛輪和扭轉(zhuǎn)減振器等。飛輪和扭轉(zhuǎn)減振器等。（3 3）工作條件）工作條件 高速、高溫、高壓、化學(xué)腐蝕。高速、高溫、高壓、化學(xué)腐蝕。2-1. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力及力矩曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力及力矩（4 4）受力分析）受力分析 曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力氣體作用力、往復(fù)慣性力、離心曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力氣體作用力、往復(fù)慣性力、離心力、摩擦力。力、摩擦力。

3、1.氣體作用力氣體作用力 在每個工作循環(huán)中，氣體壓力始終存在并不斷在每個工作循環(huán)中，氣體壓力始終存在并不斷變化。這里主要研究作功和壓縮行程中氣體作用力。變化。這里主要研究作功和壓縮行程中氣體作用力。 作功行程：作功行程：氣體壓力是推動活塞向下運動的力。如圖氣體壓力是推動活塞向下運動的力。如圖2-1 a 所示。所示。壓縮行程：壓縮行程：氣體壓力是阻礙活塞向上運動的阻力。如圖氣體壓力是阻礙活塞向上運動的阻力。如圖2-1 a 所所示。示。力的分解：力的分解：側(cè)壓力、側(cè)壓力、 軸承載荷、曲軸轉(zhuǎn)矩、機(jī)體翻軸承載荷、曲軸轉(zhuǎn)矩、機(jī)體翻倒轉(zhuǎn)矩。倒轉(zhuǎn)矩。結(jié)論：結(jié)論：在工作循環(huán)的任何行程中，氣體作用力的大小在工作

4、循環(huán)的任何行程中，氣體作用力的大小都是隨著活塞的位移而變化的。沿氣缸方向上個處的都是隨著活塞的位移而變化的。沿氣缸方向上個處的磨損是不均勻的；同樣，氣缸壁沿圓周方向的磨損也磨損是不均勻的；同樣，氣缸壁沿圓周方向的磨損也是不均勻的。是不均勻的。2-1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力及力矩曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力及力矩2.往復(fù)慣性力和離心力往復(fù)慣性力和離心力往復(fù)慣性力往復(fù)慣性力 指活塞組件和連桿小頭在氣缸指活塞組件和連桿小頭在氣缸中作往復(fù)直線運動所產(chǎn)生的慣中作往復(fù)直線運動所產(chǎn)生的慣性力。性力。大?。捍笮。号c機(jī)件的質(zhì)量及加速度與機(jī)件的質(zhì)量及加速度成正比。成正比。方向：方向：總是與加速度的方向相總是與加速度的方

5、向相反；反；規(guī)律：規(guī)律：當(dāng)活塞向下運動時，前當(dāng)活塞向下運動時，前半程是加速運動，慣性力向上半程是加速運動，慣性力向上；后半程是減速運動，慣性力；后半程是減速運動，慣性力向下。同理，活塞向上運動時向下。同理，活塞向上運動時，前半程是減速運動，慣性力，前半程是減速運動，慣性力向下。向下。力的分解：力的分解：機(jī)體的振動、有關(guān)機(jī)體的振動、有關(guān)零件的附加載荷。零件的附加載荷。3.摩擦力零件表面（壓緊、相對摩擦力零件表面（壓緊、相對運動）運動） 。2-2. 機(jī)體組機(jī)體組組成：機(jī)體、氣缸蓋、氣缸蓋罩、氣缸襯墊、主軸承蓋、組成：機(jī)體、氣缸蓋、氣缸蓋罩、氣缸襯墊、主軸承蓋、油底殼等。油底殼等。1）機(jī)體）機(jī)體（1

6、 1）結(jié)構(gòu)特點）結(jié)構(gòu)特點 的氣缸體和上曲軸箱常鑄成的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體；一體；風(fēng)冷發(fā)動機(jī)風(fēng)冷發(fā)動機(jī)氣缸體與曲軸箱分別鑄造，且氣缸體氣缸體與曲軸箱分別鑄造，且氣缸體為單體。為單體。 氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲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)部鑄有許多加強(qiáng)筋，冷卻水套和潤滑油道等。鑄有許多加強(qiáng)筋，冷卻水套和潤滑油道等。（3 3）功用）功用 發(fā)動機(jī)的骨架，發(fā)動機(jī)的骨架，是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)和發(fā)動機(jī)各系統(tǒng)主要零件的裝配基體。和發(fā)動機(jī)各系統(tǒng)主

7、要零件的裝配基體。 （3 3）工作條件）工作條件 高溫、承受交變的氣體力和慣性力的作高溫、承受交變的氣體力和慣性力的作用。用。 氣缸體必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，耐磨損和耐腐蝕；氣缸體必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，耐磨損和耐腐蝕；結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕；必須冷卻結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕；必須冷卻 。（4 4）材料）材料 灰鑄鐵、鋁合金、優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵、球墨鑄鐵?；诣T鐵、鋁合金、優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵、球墨鑄鐵。（5 5）冷卻方式）冷卻方式水冷水冷-用冷卻液冷卻。用冷卻液冷卻。一般發(fā)動機(jī)多采用水冷卻。一般發(fā)動機(jī)多采用水冷卻。水冷卻時：用水套。水冷卻時：用水套。風(fēng)冷風(fēng)冷-用空氣冷卻。用空氣冷卻。風(fēng)冷卻時用散熱片。風(fēng)冷卻時用散熱片。2

8、-2. 機(jī)體組機(jī)體組（6 6）氣缸的排列型式）氣缸的排列型式單列式（直列式）單列式（直列式）發(fā)動機(jī)的各個氣缸排成一列，一般是垂直布發(fā)動機(jī)的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置。置。特點：機(jī)體寬度小，而高度和長度大。一般特點：機(jī)體寬度小，而高度和長度大。一般只用于只用于6缸以下的發(fā)動機(jī)。缸以下的發(fā)動機(jī)。 V型型發(fā)動機(jī)分為左右兩列，兩列的夾角一般小于發(fā)動機(jī)分為左右兩列，兩列的夾角一般小于180度。度。特點：機(jī)體寬度大，而高度和長度小，但機(jī)特點：機(jī)體寬度大，而高度和長度小，但機(jī)體的剛度大，質(zhì)量和外形尺寸較小。一般只體的剛度大，質(zhì)量和外形尺寸較小。一般只用于用于8缸以上的發(fā)動機(jī)。缸以上的發(fā)動機(jī)。對置式對置

9、式發(fā)動機(jī)對置排列。發(fā)動機(jī)對置排列。特點：重心低，平衡性好。特點：重心低，平衡性好。2-2. 機(jī)體組機(jī)體組水平對置式機(jī)體（富士重工水平對置式機(jī)體（富士重工SCX） （7 7）按曲軸箱結(jié)構(gòu)形式分類）按曲軸箱結(jié)構(gòu)形式分類 平底式（一般式）機(jī)體平底式（一般式）機(jī)體 其特點是其特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。這種一高度。這種機(jī)體機(jī)體的優(yōu)點是機(jī)體高度的優(yōu)點是機(jī)體高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，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(qiáng)曲軸拆裝方便；但其缺點是剛度和強(qiáng)度較差。度較差。龍門式機(jī)體龍門式機(jī)體 特點是油底殼安裝平特點是油底殼安

10、裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點是面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點是強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的機(jī)械強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的機(jī)械負(fù)荷；但其缺點是工藝性較差，結(jié)構(gòu)負(fù)荷；但其缺點是工藝性較差，結(jié)構(gòu)笨重，加工較困難。笨重，加工較困難。 隧道式機(jī)體隧道式機(jī)體 這種形式的機(jī)體曲軸這種形式的機(jī)體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動軸承，的主軸承孔為整體式，采用滾動軸承，主軸承孔較大，曲軸從機(jī)體后部裝入。主軸承孔較大，曲軸從機(jī)體后部裝入。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好，但其缺點是加工精度要求高，工藝性但其缺點是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。較差，曲軸拆裝不方便。

11、2-2. 機(jī)體組機(jī)體組2-2. 機(jī)體組機(jī)體組2）氣缸套）氣缸套為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一法有兩種，一種是水冷，另一種是風(fēng)冷。水冷發(fā)動機(jī)的氣缸種是風(fēng)冷。水冷發(fā)動機(jī)的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻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)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。氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。 2-2. 機(jī)體組機(jī)體

12、組（2 2）工作條件）工作條件在高溫、高壓、高的活塞相對運動速度以及在高溫、高壓、高的活塞相對運動速度以及潤滑不良的情況下工作。潤滑不良的情況下工作。 氣缸套必須耐高溫、耐磨損、耐腐蝕。氣缸套必須耐高溫、耐磨損、耐腐蝕。（3 3）氣缸套的型式）氣缸套的型式干式氣缸套干式氣缸套 其外壁不直接與冷卻水接觸，其外壁不直接與冷卻水接觸，壁厚壁厚13mm優(yōu)點：缸體的剛度和強(qiáng)度高；缺點：冷卻效優(yōu)點：缸體的剛度和強(qiáng)度高；缺點：冷卻效果較差。果較差。濕式氣缸套濕式氣缸套 其外壁直接與冷卻水接觸，其外壁直接與冷卻水接觸，壁厚壁厚59mm結(jié)構(gòu)：上支承定位帶結(jié)構(gòu)：上支承定位帶 、下支承密封帶、軸、下支承密封帶、軸向

13、定位凸緣、橡膠密封圈向定位凸緣、橡膠密封圈優(yōu)點：冷卻效果較好，缸體鑄造方便，拆裝優(yōu)點：冷卻效果較好，缸體鑄造方便，拆裝方便；缺點：缸體的剛度和強(qiáng)度差，易漏氣、方便；缺點：缸體的剛度和強(qiáng)度差，易漏氣、漏水。漏水。2-2. 機(jī)體組機(jī)體組3）氣缸蓋）氣缸蓋（1 1）功用）功用密封氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一密封氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。起形成燃燒室。（2 2）工作條件）工作條件在高的燃?xì)鈮毫蜔釕?yīng)力下工作，還受到在高的燃?xì)鈮毫蜔釕?yīng)力下工作，還受到氣缸蓋螺栓預(yù)緊力的作用，使缸蓋受到壓氣缸蓋螺栓預(yù)緊力的作用，使缸蓋受到壓縮應(yīng)力，并與燃?xì)鈮毫餐箽飧咨w受到縮應(yīng)力，并與燃?xì)鈮毫?/p>

14、同使氣缸蓋受到彎曲。彎曲。 要求氣缸蓋要有足夠強(qiáng)度和剛度，以要求氣缸蓋要有足夠強(qiáng)度和剛度，以防翹曲變形，從而保證結(jié)合面密封良好。防翹曲變形，從而保證結(jié)合面密封良好。（ 3 3 ）材料）材料灰鑄鐵或合金鑄鐵、鋁合金灰鑄鐵或合金鑄鐵、鋁合金（ 4 4 ）組成）組成氣缸蓋上有燃燒室、進(jìn)排氣道、冷卻水套氣缸蓋上有燃燒室、進(jìn)排氣道、冷卻水套孔、缸蓋螺栓孔、噴油器孔或火花塞孔等?？?、缸蓋螺栓孔、噴油器孔或火花塞孔等。2-2. 機(jī)體組機(jī)體組（5 5）結(jié)構(gòu)型式）結(jié)構(gòu)型式整體式整體式分段式：單體氣缸蓋、塊狀氣缸蓋分段式：單體氣缸蓋、塊狀氣缸蓋塊狀氣缸蓋塊狀氣缸蓋單體式氣缸蓋單體式氣缸蓋整體式氣缸蓋整體式氣缸蓋風(fēng)

15、冷單體式風(fēng)冷單體式2-2. 機(jī)體組機(jī)體組（6 6）燃燒室）燃燒室燃燒室：燃燒室：汽油機(jī)燃燒室由活汽油機(jī)燃燒室由活塞頂部及缸蓋上相應(yīng)的凹部塞頂部及缸蓋上相應(yīng)的凹部空間組成?？臻g組成。對燃燒室的要求：對燃燒室的要求：結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，表面積結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，表面積要小，以減少熱量損失及縮要小，以減少熱量損失及縮短火焰行程；短火焰行程； 使混合氣在壓縮終了時具使混合氣在壓縮終了時具有一定的渦流運動，以提高有一定的渦流運動，以提高混合氣燃燒速度，保證混合混合氣燃燒速度，保證混合氣得到及時和充分燃燒氣得到及時和充分燃燒。2-2. 機(jī)體組機(jī)體組汽油機(jī)燃燒室的形狀：汽油機(jī)燃燒室的形狀：浴盆形燃燒室浴盆形燃燒室

16、其結(jié)構(gòu)較簡單，但不夠緊湊，壓縮終了產(chǎn)生擠氣渦流。其結(jié)構(gòu)較簡單，但不夠緊湊，壓縮終了產(chǎn)生擠氣渦流。 楔形燃燒室楔形燃燒室 其結(jié)構(gòu)較簡單、緊湊，氣門相對軸線傾斜，進(jìn)氣道比較平直，進(jìn)氣阻力小，其結(jié)構(gòu)較簡單、緊湊，氣門相對軸線傾斜，進(jìn)氣道比較平直，進(jìn)氣阻力小，壓縮終了產(chǎn)生擠氣渦流。壓縮終了產(chǎn)生擠氣渦流。半球形燃燒室半球形燃燒室 其結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小，氣門直徑大，氣道比較平直火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，有其結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小，氣門直徑大，氣道比較平直火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，有利于促進(jìn)燃料的完全燃燒。利于促進(jìn)燃料的完全燃燒。多球形燃燒室多球形燃燒室 結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，氣門直徑大，氣道比較平直，產(chǎn)結(jié)構(gòu)緊

17、湊，散熱面積小，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，氣門直徑大，氣道比較平直，產(chǎn)生擠氣渦流。生擠氣渦流。蓬形燃燒室蓬形燃燒室 性能與半球形相似，且易組織擠氣運動。性能與半球形相似，且易組織擠氣運動。柴油機(jī)分割式燃燒室形狀：柴油機(jī)分割式燃燒室形狀：渦流室燃燒室渦流室燃燒室 主、副燃燒室之間的連接通道與副燃燒室切向連接，主、副燃燒室之間的連接通道與副燃燒室切向連接， 副室形成壓縮渦流，副室形成壓縮渦流，燃料順氣流方向噴射。燃料順氣流方向噴射。 預(yù)燃室燃燒室預(yù)燃室燃燒室主、副燃燒室之間的連接通道不與副燃燒室切向連接，副室形成強(qiáng)紊流，主、副燃燒室之間的連接通道不與副燃燒室切向連接，副室形成強(qiáng)紊流， 燃料迎風(fēng)噴射。燃料迎風(fēng)

18、噴射。 （7 7）氣缸蓋的冷卻）氣缸蓋的冷卻汽油機(jī)缸蓋進(jìn)、排氣門座之間的汽油機(jī)缸蓋進(jìn)、排氣門座之間的“鼻梁區(qū)鼻梁區(qū)”和擠氣面及柴油機(jī)氣缸蓋的進(jìn)、排氣門和擠氣面及柴油機(jī)氣缸蓋的進(jìn)、排氣門座和噴油器安裝孔之間的座和噴油器安裝孔之間的“三角區(qū)三角區(qū)”需充分冷卻。需充分冷卻。2-2. 機(jī)體組機(jī)體組2-2. 機(jī)體組機(jī)體組3）氣缸襯墊）氣缸襯墊(1) (1) 功用功用：密封氣缸，防止漏氣、漏水和漏油。：密封氣缸，防止漏氣、漏水和漏油。(2) (2) 要求要求： a.a.在高溫、高壓燃?xì)庀戮哂凶銐虻膹?qiáng)度，不宜破壞。在高溫、高壓燃?xì)庀戮哂凶銐虻膹?qiáng)度，不宜破壞。 b. b.在高溫、高壓、水和油的作用下，不燒損、

19、不變質(zhì)在高溫、高壓、水和油的作用下，不燒損、不變質(zhì) c. c.要有一定的彈性，保證密封。要有一定的彈性，保證密封。 d. d.拆裝方便，能重復(fù)使用，壽命長。拆裝方便，能重復(fù)使用，壽命長。(3) (3) 材料材料： 金屬石棉；金屬復(fù)合材料；全金屬金屬石棉；金屬復(fù)合材料；全金屬 銅皮銅皮石棉結(jié)構(gòu)，由于銅皮石棉結(jié)構(gòu)，由于銅皮石棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮，壓緊時較之石棉不石棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮，壓緊時較之石棉不易變形。有的發(fā)動機(jī)還采用在石棉中心用編織的綱絲網(wǎng)或有孔鋼板為骨架，兩面易變形。有的發(fā)動機(jī)還采用在石棉中心用編織的綱絲網(wǎng)或有孔鋼板為骨架，兩面用石棉及橡膠粘結(jié)劑壓成的氣缸墊。用石棉及橡膠粘結(jié)劑壓

20、成的氣缸墊。(4) (4) 材料材料： 水孔和燃燒室孔周圍有鑲邊。水孔和燃燒室孔周圍有鑲邊。 裝配時應(yīng)注意將氣缸墊光滑的一面朝向氣缸體，否則易被燃?xì)鉀_壞。裝配時應(yīng)注意將氣缸墊光滑的一面朝向氣缸體，否則易被燃?xì)鉀_壞。2-2. 機(jī)體組機(jī)體組2-2. 機(jī)體組機(jī)體組5）油底殼）油底殼（1 1）功用）功用：收集、貯存機(jī)油，并封密曲軸箱。收集、貯存機(jī)油，并封密曲軸箱。（2 2）材料）材料：一般采用薄鋼板沖壓而成。一般采用薄鋼板沖壓而成。2-2. 機(jī)體組機(jī)體組6）發(fā)動機(jī)的支承）發(fā)動機(jī)的支承發(fā)動機(jī)的支承方式：發(fā)動機(jī)的支承方式：三點支承三點支承：前端兩點通過曲軸箱：前端兩點通過曲軸箱支承在車架上，后支承在車架上

21、，后 端一點通過變端一點通過變速器殼支承在車架上。速器殼支承在車架上。四點支承四點支承：前端兩點通過曲軸箱：前端兩點通過曲軸箱支承在車架上，后端二點通過飛輪支承在車架上，后端二點通過飛輪殼支承在車架上。殼支承在車架上。兩點支承兩點支承2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)-活塞組活塞組1 1）活塞）活塞2 2）活塞環(huán)）活塞環(huán)3 3）活塞銷）活塞銷4 4）連桿）連桿5 5）連桿軸瓦）連桿軸瓦2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)-活塞組活塞組1 1）功用）功用：承受氣缸中的氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳承受氣缸中的氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿；活塞頂部還與氣缸蓋、氣缸壁共同組成給連桿；活塞頂部還

22、與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。燃燒室。2 2）工作條件）工作條件：高溫高溫高壓高壓交變的拉伸、壓縮和彎曲應(yīng)力交變的拉伸、壓縮和彎曲應(yīng)力熱應(yīng)力熱應(yīng)力3 3）材料）材料：要求：強(qiáng)度高、比重小、導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)要求：強(qiáng)度高、比重小、導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性好。小、耐磨性好。 活塞材料多采用鋁合金（汽油機(jī)、高速柴油機(jī)）活塞材料多采用鋁合金（汽油機(jī)、高速柴油機(jī)） 高級鑄鐵、耐熱鋼（低速、熱負(fù)荷大的柴油機(jī)）高級鑄鐵、耐熱鋼（低速、熱負(fù)荷大的柴油機(jī)）2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)-活塞組活塞組4 4）活塞構(gòu)造）活塞構(gòu)造：其基本構(gòu)造分頂部、頭部和裙部三部分。其基本構(gòu)造分頂部、頭部和裙部三部分。

23、1活塞頂；2活塞頭部；3活塞裙部；4活塞銷孔；5燃燒室凹坑；6氣門凹坑；7活塞頂岸；8活塞環(huán)岸；9擋圈槽；10活塞銷座；11回油孔；12油環(huán)槽；13氣環(huán)槽；14加強(qiáng)肋 2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)-活塞組活塞組（1）活塞頂部）活塞頂部其形狀與選用的燃燒室形式有關(guān)。其形狀與選用的燃燒室形式有關(guān)。a a）平頂活塞；平頂活塞；b b）凹頂活塞；凹頂活塞；c c）凸頂活塞；凸頂活塞；d d）、）、e)e)、f) f) 凹坑凹坑 分隔式燃燒室柴油機(jī)活塞分隔式燃燒室柴油機(jī)活塞 直噴式燃燒室柴油機(jī)活塞直噴式燃燒室柴油機(jī)活塞 2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)-活塞組活塞組（2）活塞頭部（環(huán)槽部）活塞頭

24、部（環(huán)槽部）指活塞環(huán)槽以上的部分。其主要作用為：承指活塞環(huán)槽以上的部分。其主要作用為：承受氣體壓力受氣體壓力;與活塞環(huán)一起密封氣缸；將活塞頂部所吸與活塞環(huán)一起密封氣缸；將活塞頂部所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁?；钊h(huán)槽分：氣環(huán)槽、油環(huán)槽活塞環(huán)槽分：氣環(huán)槽、油環(huán)槽保護(hù)第一環(huán)槽的措施：保護(hù)第一環(huán)槽的措施： 隔熱槽隔熱槽 護(hù)槽圈護(hù)槽圈由活塞頂?shù)綒飧妆诘臒崃饔苫钊數(shù)綒飧妆诘臒崃?活塞隔熱槽活塞隔熱槽 1活塞歡槽護(hù)圈；2沿圓周均布的三條連接帶； 3燃燒室候口護(hù)圈；4燃燒室候口護(hù)圈活塞環(huán)槽護(hù)圈活塞環(huán)槽護(hù)圈 3）活塞裙部）活塞裙部指從油環(huán)槽的下端面起至活塞底面的部分。其指從

25、油環(huán)槽的下端面起至活塞底面的部分。其作用是為活塞作往復(fù)運動導(dǎo)向和作用是為活塞作往復(fù)運動導(dǎo)向和承受側(cè)壓力。承受側(cè)壓力。裙部的徑向外形：橢圓形，其長軸在垂直于銷裙部的徑向外形：橢圓形，其長軸在垂直于銷座孔中心線的平面內(nèi)。座孔中心線的平面內(nèi)。a)氣體壓力，氣體壓力，b)銷座處金銷座處金屬多，屬多，c)側(cè)壓力側(cè)壓力裙部的徑向尺寸：上小下大裙部的徑向尺寸：上小下大減小裙部熱膨脹的措施：減小裙部熱膨脹的措施：a) 在裙部銷座外表面加工在裙部銷座外表面加工0.51mm的凹坑，以減少的凹坑，以減少銷座處的金屬集中；銷座處的金屬集中；b) 鑲恒范鋼片或筒形鋼片鑲恒范鋼片或筒形鋼片2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)

26、構(gòu)-活塞組活塞組2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)-活塞組活塞組恒范活塞恒范活塞 自動熱補(bǔ)償活塞自動熱補(bǔ)償活塞 鑲桶形鋼片的活塞鑲桶形鋼片的活塞 a) 恒范活塞；b）自動熱補(bǔ)償活塞；c）鋼片形狀恒范活塞膨脹量；全鋁活塞膨脹量；有效膨脹量 橫范活塞及自動熱補(bǔ)償活塞橫范活塞及自動熱補(bǔ)償活塞 123a）裙部鑲筒形鋼片的活塞；b）筒形鋼片形狀 鑲桶形鋼片的活塞鑲桶形鋼片的活塞 2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)-活塞組活塞組活塞銷偏心對側(cè)壓力的影響活塞銷偏心對側(cè)壓力的影響2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)-活塞組活塞組4）活塞的冷卻）活塞的冷卻高強(qiáng)化發(fā)動機(jī)尤其是活塞頂上有高強(qiáng)化發(fā)動機(jī)尤其是活塞頂上有燃

27、燒室凹坑的柴油機(jī)，為了減輕活塞燃燒室凹坑的柴油機(jī)，為了減輕活塞頂部和頭部的熱負(fù)荷而采用油冷活塞。頂部和頭部的熱負(fù)荷而采用油冷活塞。用機(jī)油冷卻活塞的方法有：用機(jī)油冷卻活塞的方法有：1）自由噴射冷卻法）自由噴射冷卻法 從連桿小頭從連桿小頭上的噴油孔或從安裝在機(jī)體上的噴油上的噴油孔或從安裝在機(jī)體上的噴油嘴向活塞頂內(nèi)壁噴射機(jī)油嘴向活塞頂內(nèi)壁噴射機(jī)油。2）振蕩冷卻法振蕩冷卻法 從連桿小頭上的從連桿小頭上的噴油孔將機(jī)油噴入活塞內(nèi)壁的環(huán)形油噴油孔將機(jī)油噴入活塞內(nèi)壁的環(huán)形油槽中，由于活塞的運動使機(jī)油在槽中槽中，由于活塞的運動使機(jī)油在槽中產(chǎn)生振蕩而冷卻活塞產(chǎn)生振蕩而冷卻活塞。3）強(qiáng)制冷卻法強(qiáng)制冷卻法 在活塞頭部

28、鑄出在活塞頭部鑄出冷卻油道或鑄入冷卻油管，使機(jī)油在冷卻油道或鑄入冷卻油管，使機(jī)油在其中強(qiáng)制流動以冷卻活塞。其中強(qiáng)制流動以冷卻活塞。 1噴油孔；2噴油嘴；3環(huán)形油槽；4冷卻油道 油冷活塞油冷活塞 2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)-活塞組活塞組二、活塞環(huán)二、活塞環(huán)分氣環(huán)和油環(huán)。分氣環(huán)和油環(huán)。1）功用）功用：氣環(huán)：密封、傳熱；氣環(huán)：密封、傳熱；油環(huán)：刮除氣缸壁上多余潤滑油，油環(huán)：刮除氣缸壁上多余潤滑油，并鋪涂一層均勻油膜。并鋪涂一層均勻油膜。2）工作條件）工作條件：（1）高溫（燃?xì)?、活塞）高溫（燃?xì)?、活塞）?）高壓）高壓（3）高速）高速（4）潤滑困難）潤滑困難3）材料）材料：要求：耐熱，耐磨，導(dǎo)

29、熱性、沖擊韌性、磨合性及強(qiáng)度要求：耐熱，耐磨，導(dǎo)熱性、沖擊韌性、磨合性及強(qiáng)度好。好。氣環(huán)：多采用合金鑄鐵氣環(huán)：多采用合金鑄鐵油環(huán)：鋼片油環(huán)：鋼片2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)-活塞組活塞組 4）氣環(huán)的密封機(jī)理）氣環(huán)的密封機(jī)理： 活塞環(huán)在自由狀態(tài)下，由于開口的張開，環(huán)的外活塞環(huán)在自由狀態(tài)下，由于開口的張開，環(huán)的外徑略大于氣缸直徑；而裝入氣缸后，由于徑向彈徑略大于氣缸直徑；而裝入氣缸后，由于徑向彈力的作用使環(huán)的外圓面與氣缸壁貼緊形成所謂的力的作用使環(huán)的外圓面與氣缸壁貼緊形成所謂的“第一密封面第一密封面”，氣缸內(nèi)的高壓氣體不可能通過，氣缸內(nèi)的高壓氣體不可能通過第一密封面泄漏。而在工作條件下，一旦

30、燃?xì)鈮旱谝幻芊饷嫘孤６诠ぷ鳁l件下，一旦燃?xì)鈮毫Ξa(chǎn)生，則氣環(huán)就在燃?xì)鈮毫ψ饔孟聣壕o在環(huán)槽力產(chǎn)生，則氣環(huán)就在燃?xì)鈮毫ψ饔孟聣壕o在環(huán)槽的下端面上，形成所謂的的下端面上，形成所謂的“第二密封面第二密封面”。高壓。高壓氣體也不可能通過第二密封面泄漏。進(jìn)入徑向間氣體也不可能通過第二密封面泄漏。進(jìn)入徑向間隙中的高壓氣體只能使環(huán)的外圓面與氣缸壁更加隙中的高壓氣體只能使環(huán)的外圓面與氣缸壁更加貼緊。這時漏氣的唯一通道就是活塞環(huán)的開口端貼緊。這時漏氣的唯一通道就是活塞環(huán)的開口端隙。如果幾道活塞環(huán)的開口相互錯開，那么就形隙。如果幾道活塞環(huán)的開口相互錯開，那么就形成了成了“迷宮式迷宮式”漏氣通道。漏氣通道。 2-3

31、. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)-活塞組活塞組二、活塞銷二、活塞銷1）功用）功用：連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體力連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體力傳給連桿。傳給連桿。2）工作條件）工作條件：在高溫下承受很大的周性載：在高溫下承受很大的周性載荷，潤滑條件很差。荷，潤滑條件很差。3）材料）材料：要求：強(qiáng)度、剛度好，表面耐磨，韌性好，要求：強(qiáng)度、剛度好，表面耐磨，韌性好，重量輕。重量輕。常用優(yōu)質(zhì)低碳鋼或低碳合金鋼常用優(yōu)質(zhì)低碳鋼或低碳合金鋼從加工工藝上，要對外圓表面滲碳淬火從加工工藝上，要對外圓表面滲碳淬火,并進(jìn)并進(jìn)行精磨和拋光。行精磨和拋光。4）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單。：結(jié)構(gòu)簡單。 a）圓柱形

32、內(nèi)孔；b）截錐形內(nèi)孔；c）組合形內(nèi)孔 活塞銷的結(jié)構(gòu)活塞銷的結(jié)構(gòu) 連桿組的組成連桿組的組成: 汽車發(fā)動機(jī)的連桿組通常由連桿體、汽車發(fā)動機(jī)的連桿組通常由連桿體、連桿大頭蓋、連桿螺栓、連桿小頭連桿大頭蓋、連桿螺栓、連桿小頭襯套連桿大頭軸瓦等零件組成。襯套連桿大頭軸瓦等零件組成。1.功用及工作條件：功用及工作條件：功用：功用： 將活塞承受的氣體力傳給曲軸，從將活塞承受的氣體力傳給曲軸，從而使活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的而使活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。旋轉(zhuǎn)運動。工作條件：工作條件： 在壓縮、拉伸和橫向彎曲等交變應(yīng)在壓縮、拉伸和橫向彎曲等交變應(yīng)力下工作。力下工作。2.材料：材料： 一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼

33、或合金鋼經(jīng)模鍛一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛 或輥鍛而成。或輥鍛而成。2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)連桿組連桿組a a） 平切口連桿；平切口連桿；b b）斜切口連桿斜切口連桿1連桿體；2連桿小頭襯套；3連桿軸承上軸瓦；4連桿軸承下軸瓦；5連桿蓋；6螺母；7連桿螺母；A集油孔；B-噴油孔3.連桿的構(gòu)造：連桿的構(gòu)造： 由連桿小頭、桿身和連桿大頭組成。由連桿小頭、桿身和連桿大頭組成。（1 1）連桿小頭）連桿小頭 小頭孔內(nèi)一般壓入減摩的青銅襯套。小頭孔內(nèi)一般壓入減摩的青銅襯套。（2 2）桿身）桿身 a a）斷面形狀為工字形斷面形狀為工字形 b b）斷面從小頭逐漸向大頭增大。斷面從小頭逐漸向大頭增

34、大。 3 3）連桿大頭）連桿大頭 a a）剖分式連桿大頭剖分式連桿大頭 b b）剖分型式剖分型式 平切口：切口與連桿中心線垂直平切口：切口與連桿中心線垂直 斜切口：切口與連桿中心線成斜切口：切口與連桿中心線成3030 - -6060 夾角。夾角。2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)連桿組連桿組a)全浮式；b）、c）半浮式1活塞銷擋圈；2連桿襯套；3小頭緊固螺栓 桿身的工字形端面 2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)連桿組連桿組 c c）連桿蓋與連桿大頭的定位連桿蓋與連桿大頭的定位 平切口：利用連桿螺栓上精加工平切口：利用連桿螺栓上精加工的圓柱凸臺或光圓柱部分，與經(jīng)的圓柱凸臺或光圓柱部分，與經(jīng)過精加

35、工的螺栓孔來保證。過精加工的螺栓孔來保證。 斜切口：因往復(fù)慣性力在斜切口斜切口：因往復(fù)慣性力在斜切口方向有很大的切向分力，常采用方向有很大的切向分力，常采用的定位方法有：的定位方法有： 止口定位、套筒定位、鋸齒定位止口定位、套筒定位、鋸齒定位2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)連桿組連桿組4)4)連桿螺栓連桿螺栓1 1、一般采用優(yōu)質(zhì)合金、一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛制或鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛制或冷鐓成形。冷鐓成形。2 2、施加預(yù)緊力、施加預(yù)緊力3 3、防松措施、防松措施5)5)V V型發(fā)動機(jī)的連桿型發(fā)動機(jī)的連桿優(yōu)點優(yōu)點前后連桿前后連桿通用，兩列氣缸活通用，兩列氣缸活塞運動規(guī)律相同。塞運動規(guī)律相同。

36、缺點缺點增加了曲增加了曲軸和發(fā)動機(jī)的長度。軸和發(fā)動機(jī)的長度。優(yōu)點優(yōu)點不會增加曲不會增加曲軸長度。軸長度。缺點缺點不能互換，不能互換，副連桿產(chǎn)生彎矩，運副連桿產(chǎn)生彎矩，運動規(guī)律不同。動規(guī)律不同。優(yōu)點優(yōu)點兩列活塞運兩列活塞運動規(guī)律相同。動規(guī)律相同。缺點缺點大頭結(jié)構(gòu)復(fù)大頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，剛度雜，制造困難，剛度較差。較差。2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲軸飛輪組曲軸飛輪組1.功用及工作條件：功用及工作條件：（1 1）往復(fù)運動）往復(fù)運動旋轉(zhuǎn)運動旋轉(zhuǎn)運動（2 2）保證活塞在進(jìn)、排氣及壓縮沖程的正常運動）保證活塞在進(jìn)、排氣及壓縮沖程的正常運動（3 3）驅(qū)動內(nèi)燃機(jī)的各種機(jī)構(gòu)入配套機(jī)具）驅(qū)動內(nèi)燃機(jī)的各種

37、機(jī)構(gòu)入配套機(jī)具（1 1）交變應(yīng)力作用）交變應(yīng)力作用疲勞破壞疲勞破壞（2 2）各軸頸在很高的比壓下旋轉(zhuǎn)）各軸頸在很高的比壓下旋轉(zhuǎn)強(qiáng)烈磨損強(qiáng)烈磨損2.材料：材料：要求：強(qiáng)度、剛度、沖擊韌性、耐磨性要較高。要求：強(qiáng)度、剛度、沖擊韌性、耐磨性要較高。球墨鑄鐵、球墨鑄鐵、45#45#優(yōu)質(zhì)中碳鋼、中碳合金鋼優(yōu)質(zhì)中碳鋼、中碳合金鋼3.曲軸構(gòu)造：曲軸構(gòu)造：（1 1）組成：）組成：曲軸前端（自由端）、曲拐、曲軸后端（功率輸出端）曲軸前端（自由端）、曲拐、曲軸后端（功率輸出端）曲拐由主軸頸、曲柄銷、曲柄三部分組成。曲拐由主軸頸、曲柄銷、曲柄三部分組成。曲拐數(shù)與氣缸數(shù)、氣缸排列方式有關(guān)。曲拐數(shù)與氣缸數(shù)、氣缸排列方式

38、有關(guān)。2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲軸飛輪組曲軸飛輪組 曲軸各部名稱1曲軸前端；2主軸徑；3曲柄臂；4曲 柄銷； 5平衡重；6曲軸后端；7單元曲拐2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲軸飛輪組曲軸飛輪組（2 2）曲軸的分類）曲軸的分類 a a）按曲軸各組成部分的連接情按曲軸各組成部分的連接情形分形分: : 整體式曲軸、組合式曲軸整體式曲軸、組合式曲軸 b b）按主軸頸數(shù)分按主軸頸數(shù)分: : 全支承曲軸全支承曲軸 非全支承曲軸非全支承曲軸（3 3）曲柄銷與主軸頸）曲柄銷與主軸頸都是圓柱形，與曲柄以過渡圓都是圓柱形，與曲柄以過渡圓弧連接。弧連接。應(yīng)力集中應(yīng)力集中a a）曲柄銷曲柄銷多做成空心的

39、多做成空心的( (減輕孔）減輕孔）離心力，又可作為貯油腔和離心力，又可作為貯油腔和油道。油道。b b）主軸頸主軸頸球鐵曲軸有空心的，鍛球鐵曲軸有空心的，鍛鋼或合金鋼曲軸一般是實心鋼或合金鋼曲軸一般是實心的（工藝）。的（工藝）。c c）油孔位置油孔位置主軸頸和曲柄銷上均有潤滑油主軸頸和曲柄銷上均有潤滑油孔，應(yīng)開在它們受載最小孔，應(yīng)開在它們受載最小的部位（中間位置），以的部位（中間位置），以便潤滑油容易流入和流出。便潤滑油容易流入和流出。空心曲柄銷鍛制曲軸 空心軸頸鑄鐵曲軸 連桿軸承供油方式 2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲軸飛輪組曲軸飛輪組2-3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲軸飛輪組曲軸飛輪

40、組 （4 4）曲柄與平衡重）曲柄與平衡重 a a）曲柄的形狀大多為曲柄的形狀大多為“橢圓盤橢圓盤”或或“圓盤圓盤”形形狀，且較厚。狀，且較厚。 b b）平衡重多為扇形。平衡重多為扇形。 c) c)平衡重用來平衡旋轉(zhuǎn)慣平衡重用來平衡旋轉(zhuǎn)慣性力和力矩性力和力矩 安裝：平衡重形狀多成扇安裝：平衡重形狀多成扇形，使其重心遠(yuǎn)離曲軸回形，使其重心遠(yuǎn)離曲軸回轉(zhuǎn)中心，以期在較小的質(zhì)轉(zhuǎn)中心，以期在較小的質(zhì)量下獲得較大的旋轉(zhuǎn)慣性量下獲得較大的旋轉(zhuǎn)慣性力。力。 曲軸平衡重的作用a）曲軸承受內(nèi)彎矩；b）八塊平衡重（完全平衡法）；c）四塊平衡重（部分平衡法）。平衡重形狀及安裝方法 4、曲拐排列與發(fā)火次序、曲拐排列與發(fā)火

41、次序 各曲拐的相對位置或曲拐布置取決各曲拐的相對位置或曲拐布置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列和發(fā)動機(jī)工作于氣缸數(shù)、氣缸排列和發(fā)動機(jī)工作順序。順序。選擇工作循序原則：選擇工作循序原則：（1 1）要求依次作功的兩缸間距盡）要求依次作功的兩缸間距盡可能遠(yuǎn)，以減輕主軸承負(fù)荷，避免可能遠(yuǎn)，以減輕主軸承負(fù)荷，避免進(jìn)氣干涉，影響進(jìn)氣。進(jìn)氣干涉，影響進(jìn)氣。（2 2）對于氣缸數(shù)為）對于氣缸數(shù)為i i的單列式四沖的單列式四沖程發(fā)動機(jī)來說，各缸的發(fā)火間隔應(yīng)程發(fā)動機(jī)來說，各缸的發(fā)火間隔應(yīng)為為720720/ /i i（對單列式二沖程發(fā)動對單列式二沖程發(fā)動機(jī)來說，為機(jī)來說，為360360/ /i i）。）。（3 3）而而V V型發(fā)動機(jī)左右兩列氣缸可型發(fā)動機(jī)左右兩列氣缸可應(yīng)交替發(fā)火。應(yīng)交替發(fā)火。直列直列4 4缸機(jī)的發(fā)火次序：缸機(jī)的發(fā)火次序：1-3-4-21-3-4-2或或1-2-4-31-2-4-3直列直列6 6缸機(jī)的發(fā)火次序：缸機(jī)的發(fā)火次序：1-5-3-6-2-41-5-3-6-2-4或或1-4-2-6-3-51-4-