汽車概論-第章-發(fā)動(dòng)機(jī)之曲柄連桿機(jī)構(gòu)

1、汽車概論第章_發(fā)動(dòng)機(jī)之曲柄連桿機(jī)構(gòu)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8/26/20222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8/26/20223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8/26/202258/26/202278/26/20228（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(dòng)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(dòng)機(jī)大部分零件安裝在機(jī)體上 （2）力求結(jié)構(gòu)

2、緊湊、質(zhì)量輕 盡量減小整機(jī)的重量（發(fā)動(dòng)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8/26/202210 氣缸的排列方式（發(fā)動(dòng)機(jī)形式）直列式 V型式 對(duì)置式 8/26/202211A8L6.0及其W12發(fā)動(dòng)機(jī) 8/26/202213 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 8/26/202214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138/26/202

3、215（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：0.050.15mm 密封圈：下部13道密封圈ABC0.050.15598/26/2022168/26/2022186. 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8/26/202219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8/26/202220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

4、器座孔8/26/202221氣缸蓋氣缸蓋示意圖氣缸蓋實(shí)物8/26/202222（2）汽油機(jī)燃燒室楔形 盆形 半球形 8/26/202224（3）柴油機(jī)燃燒室直噴式燃燒室 形燃燒室球形燃燒室8/26/202225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8/26/202226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)8/26/202227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(dòng) 大部分柴油在渦流室內(nèi)燃燒形成二次渦流混合燃燒8/26/202228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

5、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8/26/202229 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 8/26/202230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(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn) （3）參與組成燃燒室8/26/202231工作條件：高溫、高壓、高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) 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(dòng)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，

6、高溫下，強(qiáng)度和硬度下降很快。有的柴油機(jī)采用高級(jí)鑄鐵或耐熱鋼制造。8/26/202232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(dòng)機(jī)，制造成本高。8/26/202233 活塞構(gòu)造活塞頂部活塞頭部活塞裙部8/26/202234（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8/26/202235（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8/26/202236環(huán)槽環(huán)槽護(hù)圈可保護(hù)和加強(qiáng)鋁合金活塞環(huán)

7、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(dòng)機(jī)采用8/26/202237（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冃蝹?cè)壓力使銷座軸線方向增大熱變形使銷座軸線方向增大8/26/202238活塞裙部橢圓形冷態(tài)下把活塞加工成裙部斷面為長(zhǎng)軸垂直于活塞銷方向的橢圓形8/26/202239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8/26/202240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(huì)產(chǎn)生“敲缸”噪聲可減輕活塞“敲缸”噪聲，但會(huì)引起裙部?jī)啥思饨堑哪p或變形增大主推力面活塞銷偏移布置 (偏移活塞軸線12m

8、m)活塞銷對(duì)中布置8/26/202241二、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 8/26/202242三、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)8/26/202243四、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8/26/2022441. 連桿組功用活塞曲軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)連桿力8/26/2022453. 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8/26/202246（3）連桿大頭剖分形式（連桿

9、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3060夾角連桿體能從缸體上端取出多用于柴油機(jī)8/26/2022474. V型發(fā)動(dòng)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(dòng)規(guī)律相同增加了曲軸和發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)8/26/202248（2）主副連桿主副連桿不能互換兩列活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律和上止點(diǎn)位置不相同優(yōu)點(diǎn)不會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度缺點(diǎn)主連桿副連桿8/26/202249（3）叉形連桿兩列氣缸無需錯(cuò)開兩列氣缸中活塞運(yùn)動(dòng)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8/26/202250思考題?1. 指出

10、右圖中各零件的名稱？(活塞連桿部分)課堂8/26/202251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) 8/26/202252一、曲 軸 1. 曲軸功用曲軸氣體壓力轉(zhuǎn)矩飛輪汽車傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和其它輔助裝置8/26/2022533. 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8/26/202254（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(jiǎn)單 加工面少 主軸頸連桿軸頸曲柄臂概念特點(diǎn)8/26/202255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

11、拆裝不便曲柄臂兼作主軸頸單元曲拐滾動(dòng)軸承(主軸承)配用隧道式機(jī)體概念特點(diǎn)8/26/202256按主軸頸數(shù)分類全支承曲軸相鄰兩個(gè)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(zhǎng)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)8/26/202257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8/26/202258（3）曲軸前端曲軸帶輪空調(diào)壓縮機(jī)動(dòng)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8/26/202259曲軸前端驅(qū)動(dòng)8/26/202260（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8/26/202261（5）曲軸潤(rùn)滑機(jī)油

12、機(jī)體油道主軸承主軸頸曲軸油孔連桿軸承連桿軸頸8/26/202262（1）直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)發(fā)火間隔角 720/4=180工作順序 1-3-4-2 1-2-4-314321-42-31808/26/202263工作循環(huán)表（1-3-4-2）曲軸轉(zhuǎn)角()第一缸第二缸第三缸第四缸0180排氣壓縮進(jìn)氣180360排氣進(jìn)氣壓縮360540進(jìn)氣壓縮排氣540720壓縮進(jìn)氣排氣作功作功作功作功8/26/202264（2）直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)發(fā)火間隔角 720/6=120工作順序 1-5-3-6-2-4 1-4-2-6-3-514321-63-4120562-58/26/202265工作循環(huán)表（1-5-3

13、-6-2-4）曲軸轉(zhuǎn)角() 第一缸第二缸第三缸第四缸第五缸第六缸0 180060排氣壓縮進(jìn)氣60120壓縮排氣120180進(jìn)氣180 360180240排氣壓縮240300 進(jìn)氣300360壓縮排氣360 540360420進(jìn)氣420480排氣壓縮480540進(jìn)氣540 720540600壓縮排氣600660進(jìn)氣660720作功作功作功作功作功作功8/26/202266（3）V8發(fā)動(dòng)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-R2 L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1R1R1-L190R4 R3 R2 L1L4 L3 L2 R2-L2R3-L3R4-L48/26/202267工作循環(huán)表（R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2）曲軸轉(zhuǎn)角() R1R2R3R4L1L2L3L40 180090壓縮進(jìn)氣排氣90180排氣進(jìn)氣壓縮180 360180270排氣壓縮進(jìn)氣270360進(jìn)氣壓縮排氣360 540360450進(jìn)氣排氣壓縮450630壓縮進(jìn)氣排氣540 720540630壓縮進(jìn)氣排氣630720排氣壓縮進(jìn)氣作功作功作功作功作功作功