曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力及力矩

1、曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力及力矩作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)上的力有氣體力和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力。 氣體力作用于活塞頂上，在活塞的四個(gè)行程中始終存在，但只有作功行程中的氣體力是發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外作功的原動(dòng)力。氣體力通過(guò)連桿、曲柄銷(xiāo)傳到主軸承。氣體力同時(shí)也作用于氣缸蓋上，并通過(guò)氣缸蓋螺栓傳給機(jī)體。作用于活塞上和氣缸蓋上的氣體力大小相等、方向相反，在機(jī)體中相互抵消而不傳至機(jī)體外的支承上，但使機(jī)體受到拉伸。 曲柄連桿機(jī)構(gòu)可視為由往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量組成的當(dāng)量系統(tǒng)。往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量包括活塞組零件質(zhì)量和連桿小頭集中質(zhì)量，它沿氣缸軸線(xiàn)作往復(fù)變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生往復(fù)慣性力；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量包括曲柄質(zhì)量和連桿大頭集中質(zhì)量，它繞曲軸軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，

2、產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力，也稱(chēng)離心力。往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力通過(guò)主軸承和機(jī)體傳給發(fā)動(dòng)機(jī)支承。二、機(jī)體 1機(jī)體的工作條件及要求 機(jī)體是氣缸體與曲軸箱的連鑄體。絕大多數(shù)水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體與曲軸箱連鑄在一起，而且多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸也合鑄成一個(gè)整體。風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎無(wú)一例外地將氣缸體與曲軸箱分別鑄制。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，機(jī)體承受拉、壓、彎、扭等不同形式的機(jī)械負(fù)荷，同時(shí)還因?yàn)闅飧妆诿媾c高溫燃?xì)庵苯咏佑|而承受很大的熱負(fù)荷。因此，機(jī)體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，且耐磨損和耐腐蝕，并應(yīng)對(duì)氣缸進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s，以免機(jī)體損壞和變形。機(jī)體也是最重的零件，應(yīng)該力求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕，以減小整機(jī)的尺寸和質(zhì)量。 2機(jī)體材料 機(jī)體一般用高強(qiáng)度灰

3、鑄鐵或鋁合金鑄造。最近，在轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上采用鋁合金機(jī)體的越來(lái)越普遍。 3機(jī)體構(gòu)造  機(jī)體的構(gòu)造與氣缸排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。氣缸排列形式有3種：直列式、V型和水平對(duì)置式。 氣缸內(nèi)表面由于受高溫高壓燃?xì)獾淖饔貌⑴c高速運(yùn)動(dòng)的活塞接觸而極易磨損。為了提高氣缸的耐磨性和延長(zhǎng)氣缸的使用壽命而有不同的氣缸結(jié)構(gòu)形式和表面處理方法。氣缸結(jié)構(gòu)形式也有3種，即無(wú)氣缸套式、干氣缸套式和濕氣缸套式。  干氣缸套式機(jī)體是在一般灰鑄鐵機(jī)體的氣缸套座孔內(nèi)壓入或裝入干式氣缸套式氣缸套不與冷卻液接觸。干式氣缸套的外圓表面和氣缸套座孔內(nèi)表面均須精加工，以保證必要的形位精度和便于拆裝

4、。  濕氣缸套式機(jī)體，其氣缸套外壁與冷卻液直接接觸。用合金鑄鐵制造的濕式氣缸套的壁厚一般為58mm。濕式氣缸套下部用13道耐熱耐油的橡膠密封圈進(jìn)行密封，防止冷卻液泄漏。濕式氣缸套上部的密封是利用氣缸套裝入機(jī)體后，氣缸套頂面高出機(jī)體頂面0.050.15mm。  風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體結(jié)構(gòu)。由于金屬對(duì)空氣的換熱系數(shù)僅是金屬對(duì)水的換熱系數(shù)的1/33。因此必須在風(fēng)冷氣缸的外壁鑄制散熱片，以增加散熱面積，增強(qiáng)散熱能力。  按曲軸箱結(jié)構(gòu)形式的不同機(jī)體有平底式、龍門(mén)式和隧道式3種。  平底式機(jī)體的底平面與曲軸軸線(xiàn)齊平。這種機(jī)體高度小、質(zhì)量輕、加工方便。但與另外兩種機(jī)體相比剛

5、度較差。 龍門(mén)式機(jī)體是指底平面下沉到曲軸軸線(xiàn)以下的機(jī)體機(jī)體底平面到曲軸軸線(xiàn)的距離稱(chēng)作龍門(mén)高度。龍門(mén)式機(jī)體由于高度增加，其彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度均比平底式機(jī)體有顯著提高。機(jī)體底平面與油底殼之間的密封也比較簡(jiǎn)單。 隧道式機(jī)體是指主軸承孔不剖分的機(jī)體結(jié)構(gòu)。這種機(jī)體配以窄型滾動(dòng)軸承可以縮短機(jī)體長(zhǎng)度。隧道式機(jī)體的剛度大，主軸承孔的同軸度好，但是由于大直徑滾動(dòng)軸承的圓周速度不能很大，而且滾動(dòng)軸承價(jià)格較貴，因此限制了隧道式機(jī)體在高速發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。三、氣缸蓋 1氣缸蓋工作條件及要求 氣缸蓋承受氣體力和緊固氣缸蓋螺栓所造成的機(jī)械負(fù)荷，同時(shí)還由于與高溫燃?xì)饨佑|而承受很高的熱負(fù)荷。為了保證氣缸的良好密封，氣缸蓋既不能

6、損壞，也不能變形。為此氣缸蓋應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了使氣缸蓋的溫度分布盡可能的均勻，避免進(jìn)、排氣門(mén)座之間發(fā)生熱裂紋，應(yīng)對(duì)氣缸蓋進(jìn)行良好的冷卻。 2氣缸蓋材料 氣缸蓋一般都由優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄造，轎車(chē)用的汽油機(jī)則多采用鋁合金氣缸蓋。 3氣缸蓋構(gòu)造  氣缸蓋是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱形零件。其上加工有進(jìn)、排氣門(mén)座孔，氣門(mén)導(dǎo)管孔，火花塞安裝孔(汽油機(jī))或噴油器安裝孔(柴油機(jī))。在氣缸蓋內(nèi)還鑄有水套、進(jìn)排氣道和燃燒室或燃燒室的一部分。若凸輪軸安裝在氣缸蓋上，則氣缸蓋上還加工有凸輪軸承孔或凸輪軸承座及其潤(rùn)滑油道。 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋有整體式、分塊式和單體式3種結(jié)構(gòu)形式。在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，全部氣缸共用

7、一個(gè)氣缸蓋的，則稱(chēng)該氣缸蓋為整體式氣缸蓋；若每?jī)筛滓簧w或三缸一蓋，則該氣缸蓋為分塊式氣缸蓋；若每缸一蓋，則為單體式氣缸蓋。風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)均為單體式氣缸蓋。  4燃燒室 當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂面以上、氣缸蓋底面以下所形成的空間稱(chēng)為燃燒室。在汽油機(jī)氣缸蓋底面通常鑄有形狀各異的凹坑，習(xí)慣上稱(chēng)這些凹坑為燃燒室。 在汽油機(jī)上廣泛應(yīng)用的燃燒室有：  1)浴盆形燃燒室，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣門(mén)與氣缸軸線(xiàn)平行，進(jìn)氣道彎度較大。壓縮行程終了能產(chǎn)生擠氣渦流。 2)楔形燃燒室，結(jié)構(gòu)比較緊湊，氣門(mén)相對(duì)氣缸軸線(xiàn)傾斜，進(jìn)氣道比較平直，進(jìn)氣阻力小。壓縮行程終了時(shí)能產(chǎn)生擠氣渦流。 3)半球形燃燒室，結(jié)構(gòu)最緊湊，燃燒

8、室表面積與其容積之比(面容比)最小。進(jìn)排氣門(mén)呈兩列傾斜布置，氣門(mén)直徑較大，氣道較平直?；鹧?zhèn)鞑ゾ嚯x較短，不能產(chǎn)生擠氣渦流。 4)多球形燃燒室是由兩個(gè)以上半球形凹坑組成的，其結(jié)構(gòu)緊湊，面容比小，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，氣門(mén)直徑較大，氣道比較平直，且能產(chǎn)生擠氣渦流。 5)篷形燃燒室，是近年來(lái)在高性能多氣門(mén)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛應(yīng)用的燃燒室。 柴油機(jī)的分隔式燃燒室有兩種類(lèi)型： 1)渦流室燃燒室，其主、副燃燒室之間的連接通道與副燃燒室切向連接，在壓縮行程中，空氣從主燃燒室經(jīng)連接通道進(jìn)入副燃燒室，在其中形成強(qiáng)烈的有組織的壓縮渦流，因此稱(chēng)副燃燒室為渦流室。燃油順氣流方向噴射。 2)預(yù)燃室燃燒室，其主、副燃燒室之間的連接

9、通道不與副燃燒室切向連接，且截面積較小。在壓縮行程中，空氣在副燃燒室內(nèi)形成強(qiáng)烈的無(wú)組織的紊流。燃油迎著氣流方向噴射，并在副燃燒室頂部預(yù)先發(fā)火燃燒，故稱(chēng)副燃燒室為預(yù)燃室。四、氣缸襯墊1氣缸襯墊的功用、工作條件及要求氣缸襯墊是機(jī)體頂面與氣缸蓋底面之間的密封件。其作用是保持氣缸密封不漏氣，保持由機(jī)體流向氣缸蓋的冷卻液和機(jī)油不泄漏。氣缸襯墊承受擰緊氣缸蓋螺栓時(shí)造成的壓力，并受到氣缸內(nèi)燃燒氣體高溫、高壓的作用以及機(jī)油和冷卻液的腐蝕。氣缸襯墊應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度，并且要耐壓、耐熱和耐腐蝕。另外，還需要有一定的彈性，以補(bǔ)償機(jī)體頂面和氣缸蓋底面的粗糙度和不平度以及發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)反復(fù)出現(xiàn)的變形。2氣缸襯墊的分類(lèi)及結(jié)構(gòu)按所用材料的不同，氣缸襯墊可分為金屬石棉襯墊、金屬?gòu)?fù)合材料襯墊和全金屬襯墊等多種。五、 油底殼 油底殼的主要功用是儲(chǔ)存機(jī)油和封閉機(jī)體或曲軸箱。 油底殼用薄鋼板沖壓或用鋁鑄制而成。油底殼內(nèi)設(shè)有擋板，用以減輕汽車(chē)顛簸時(shí)油面的震蕩。此外，為了保證汽車(chē)傾斜時(shí)機(jī)油泵能正常吸油，通常將