汽車構造第二章

第二章曲柄連桿機構第一節(jié)概述1.曲柄連桿機構的運動分析曲柄連桿機構的主要零件機體組活塞連桿組曲軸飛輪組曲柄連桿機構的工作條件：高溫，高壓，高速和化學腐蝕。曲柄連桿機構是往復活塞式內燃機的主要工作機構，而且還是熱功轉換的主要機構，它承受燃料燃燒時產(chǎn)生的氣體力，并將其傳給曲軸對外輸出做功，同時將活塞的往復運動轉化為曲軸的旋轉運動。上止點中間下止點加速度變化j=jmax0j=-jmax速度變化0v=vmax0運動學分析：一般假設：活塞作往復直線運動連桿作復雜的平面運動曲軸作勻速旋轉運動（ω定值）加速度：j=ω2·r(cosα+λcos2α)λ=r/lλ—連桿比；r—曲柄半徑；l—連桿長度；α—曲柄轉角（與y軸正相夾角）位移：x＝r（1＋λ（sin2α－cosα）/2）速度：v=rω（sinα＋λsin2α/2）

右圖：活塞位移，速度與加速度隨曲軸轉角的變化關系活塞由中間向上行：

增大上止點減小反向增大下止點反向減小j=0jmaxj=0jmaxj=0作用在活塞上的力：氣體力，往復慣性力j=rω2cosα——一級加速度——一級往復慣性力j=rω2λcos2α——二級加速度——二級往復慣性力運動特點（1）曲軸基本做勻速運動，活塞的速度卻不均勻。在上下止點處速度為零，在90°稍前處和270°稍后處達到最大。即活塞從上止點向下止點運動和從下止點向上止點運動的約前半個行程是加速，后半個行程是減速。（2）由于活塞運動速度的變化，導致加速度的變化，在速度為零處的加速度最大，而速度最大處的加速度為零。（3）加速度的變化，導致了慣性力的產(chǎn)生，使發(fā)動機產(chǎn)生沖擊、振動和磨損，需采取相應平衡措施。2.曲柄連桿機構的受力分析作用在曲柄連桿機構上的三個主要力

氣體力（主要為燃氣壓力），往復慣性力和離心慣性力氣體力：氣缸內氣體作用在活塞頂部的力。壓縮沖程，氣體力是活塞的運動阻力；做功沖程則為推動力。氣體力做功壓縮上止點曲軸轉角

Fp=Ap(p1-p2)Ap—活塞頂在垂直于氣缸中心線的平面上的投影面積（m2）Ap=πd2/4P1—氣缸中的氣體壓力（實測而得）P2—曲軸箱中的氣體壓力（非曲軸箱掃氣則為大氣壓）如上圖所示Fp2—垂直于氣缸軸線的力，稱為側壓力。(使活塞一側面壓向氣缸壁，其在一個工作循環(huán)中大小和方向都不斷變化，隨活塞運動而在左右兩側間跳動)因為在做功沖程中此力達最大，所以活塞左側承受的側壓力較大分析：在工作循環(huán)的任何行程中，氣體作用力的大小都是隨活塞的位移而變化的，再加上連桿左右搖擺，因而作用在缸套、活塞、活塞銷和曲軸軸頸表面上的壓力和作用點不斷變化，造成各處磨損不均勻。往復慣性力和離心力往復慣性力方向與加速度方向相反，前半行程朝上，后半行程向下（活塞向下運動時）曲軸每轉一圈，活塞在氣缸上半部時，；活塞在氣缸下半部時，。Fj=-mj·jmj——活塞組及連桿作往復運動部分大小、方向呈的質量（一般等于連桿全重的20%～周期性變化30%）j—活塞加速度Fj沿氣缸中心線作用在活塞銷上，并通過連桿和曲軸傳到內燃機機體和機架上，從而引起內燃機振動。離心慣性力Fc=-mj·ω

2·r——（大小恒定，方向由大頭軸頸圓心指向外）Fc始終沿曲柄臂方向并垂直于曲軸軸線向外，此力主要由承受。往復慣性力總向上往復慣性力總向下曲軸主軸承總結：缸內氣體力作作用活塞頂，，同時也作用用在缸蓋上，，大小相等，，方向相反，，所以在機體體內平衡，不不傳到機體外外。傳到機體體外部支承上上的力有傾倒倒力矩和Fj、Fc。。F=合力（是是Fp和Fj的合力）→→→→→→→→→F=Fp+Fj=Fs+Fn→→→→→Fs=Ft+Fk(令力，加速速度和位移向向下為正，反反之負；順時時針為正，反反之負）→→→Fn：側向力力Ft：切向向力→→→Fs：連桿力力Fk：徑向向力作平衡力Ft′與Ft〞〞,使Ft與與Ft′構成成力偶，力矩矩為MFnFkFFsFtFnFt′FtMrFk′Fs〞Ft〞MFnFn′FFs〞M′M′=Fn·︱AO︱︱M′=-MM=Ft·r—曲曲柄半徑Fn與Fn′′構成力偶，，力矩M′力矩M通過曲曲軸對外輸出出做功，M’’作用在發(fā)動動機機體上，，并傳給發(fā)動動機支承，使使機體向左或或向右傾倒趨趨勢，稱為傾傾倒力矩（所所以發(fā)動機工工作應緊固在在機座上)第二節(jié)機機體組機體：氣缸體，曲軸軸箱，油底殼殼1.機體的結結構形式：（材料：灰灰鑄鐵）平分式：上曲軸箱底平平面與曲軸中中心線在同一一平面上———適用于汽油機機分（一一般式）（優(yōu)優(yōu)：加工和曲曲軸拆裝方便便，制造方便，質質量輕，高度度低；缺：剛度差差）龍門式：上曲軸箱底平平面低于曲軸軸中心線類（優(yōu)：：剛度強度較較好，曲軸可可在下方拆裝裝，較方便，，但工藝性較差差，適用于柴柴油機和強化化汽油機）隧道式：安裝曲軸主軸軸承的孔沒剖剖分（支承剛剛性最好，便于安裝滾動動主軸承支承承的組合曲軸軸，各缸主軸軸承孔同軸度度易保證，制制造方便，但但質量大，高高度高，拆裝裝不便）（特點：主軸軸承座孔尺寸寸應大于曲拐拐的外廓尺寸寸，才可安裝裝）（曲拐：由主主軸頸，曲柄柄和曲柄銷組組成）—（P74圖2-46）水冷：缸體與與上曲軸箱連連成一體冷卻方式（（灰鑄鑄鐵）風冷：缸體與與曲軸箱分開開（鑄鐵或鑄鋁鋁）氣缸體1.氣缸體作用：1、內內孔：（1）形成氣氣缸工作容積積（2）活塞塞運動導向2、外部：：（1）各機機構和系統(tǒng)的的裝配基體（2）散熱要求：1、、耐高溫、高高壓2、耐磨損3、耐腐蝕4、足夠的剛剛度和強度材料和工藝：：1、材料（（1）氣缸套套：優(yōu)質合金金鑄鐵或合金金鋼（2）氣缸體體：灰鑄鐵或或鋁合金2、氣缸工作作表面制造工工藝（1）精鏜改改善磨磨合條件（2級加工精精度）（2）珩磨（（網(wǎng)紋狀）磨磨合時時間短避免拉缸氣缸排列形式式：直直列式，，V型，對置置式氣缸：氣缸體內用用來引導活塞塞作往復運動動的圓筒形空空間氣缸壁：氣缸的內壁壁因活塞與氣缸缸壁在高溫下下作高速相對對運動，潤滑滑條件差，磨磨損嚴重。氣氣缸壁磨損過過度，活塞環(huán)環(huán)與氣缸壁間間會失去密封封性，燃氣會會漏入曲軸箱箱，使發(fā)動機機性能惡化。。因此對氣缸缸材料，加工工精度與表面面粗糙度要求求較高。整體式氣缸（（無缸套）：：剛性好，不不易發(fā)生水套套漏水，但鑄鑄造困難且耗耗材。氣缸套：干式：不直接與冷卻卻水接觸，薄薄壁（δ=1～4mm），過盈壓配配在氣缸體內內孔中。密封性好，剛度好，工藝藝性復雜，加加工困難缺點是：a、制造成本增加加：氣缸體內內孔、缸套外外圓亦需精加加工，且薄壁壁缸套剛性差差，加工裝夾夾時易變形。。b、熱負荷增加：：缸套外圓與與氣缸體內孔孔理論上是完完全接觸，但但加工誤差使使之不可能完完全接觸，因因而散熱面積積小，影響缸缸套散熱。c、氣缸體鑄造工工藝性差：水水套封閉，去去渣困難。氣缸套氣缸套水套氣缸體濕式：氣缸體水套敞敞開，缸套與與冷卻水直接接接觸，壁厚厚（δ=5～9mm），缸套下端端帶橡膠封水水圈，氣缸套套外圓上大，，下小（因為為氣缸套下端端帶1-3道道橡膠封水圈圈），且上端端與氣缸體內內孔配合緊，，下端配合松松，以方便推推入氣缸體內內孔。濕式缸套壓配配在氣缸體內內孔時，上部部凸肩頂面高高出氣缸體頂頂面0.05-0.15mm，這樣緊緊固缸蓋時，，可將缸墊壓壓得更緊，以以密封燃氣。。濕式缸套優(yōu)點是：氣缸缸套冷卻好；；制造成本低低；氣缸體鑄鑄造工藝性好好。缺點是：氣缸體體剛性差，容容易變形，易易漏氣、漏水水；氣缸套外外圓表面易產(chǎn)產(chǎn)生穴蝕現(xiàn)象象。3.氣缸蓋與氣氣缸襯墊氣缸蓋：（須有足夠夠的剛度，冷冷卻好）一一般用鋁合金金或優(yōu)質灰鑄鑄鐵。功用：：密封氣缸上上部，與活塞塞頂部和氣缸缸壁一起形成成燃燒室并構成供給系、、進、排氣系系統(tǒng)及冷卻系系、潤滑系的的一部分對燃燒室的要要求：結構緊湊，表表面積?。p小熱損失失及縮短火焰焰行程）使壓縮終了具具有一定渦流流運動（提高混合氣氣燃燒速度，，保證及時充充分燃燒）汽油機燃燒室室形狀楔形結結構簡單緊緊湊，壓縮終了時能能形成擠壓渦渦流浴盆形結結構簡簡單不緊湊，，能形成進氣渦渦流半球形結構緊湊，高，配氣機構復復雜碗形蓬形0.050.15mm氣缸套水套氣缸體橡膠封水圈（軸向定位））（徑向定位））（徑向定位））氣缸蓋氣缸墊氣缸墊：（足夠強度度，耐熱，耐耐腐蝕，有彈彈性，拆裝方方便，壽命長長）作用：是防止止漏氣漏油漏漏水材料與結構：：（1）金屬+石棉：：石棉中間夾夾有金屬絲或或金屬屑，且且外覆銅皮或或鋼皮，水孔孔和燃燒室孔孔周圍另用鑲鑲邊增強，以以防被高溫燃燃氣燒壞，具具有很好的彈彈性和耐熱性性，能重復使使用，但制造造厚度均一性性較差，使用用時注意光滑滑面朝氣缸體體，否則容易易被燃氣或冷冷卻水沖壞（2）金屬片片：帶凸紋，，強度高，沖沖壓適用于增壓等等強化發(fā)動機機3.油底殼功用：收集和和儲存機油并并封閉曲軸箱箱（用于平分分式或龍門式式）柴油機油底殼殼多用鑄鐵；；汽油機油底底殼多用鋼板板沖壓油標尺有兩道道刻線，潤滑滑油面應在兩兩刻線之間，，過高會耗油油，過低導致致潤滑不足油底殼形狀決決定于發(fā)動機機的總體布置置和機油容量量，后部一般做得得較深，以便發(fā)動機機縱向傾斜時時機油泵能吸吸到機油。油油底殼內還設設有擋油板，避免油面波波動太大，機機油泵吸進氣氣泡，供油不不暢。油底殼殼底部裝有磁性放油塞，以便吸附機機油中的金屬屬屑，減少發(fā)發(fā)動機運動件件磨損。4.發(fā)動機支支承三點支承四點支承低碳鋼板銅板鋁板氣缸蓋螺栓的的擰緊次序必須由中央對對稱地向四周周擴展的順序序分幾次進行行，最后一次次要用扭力扳扳手按工廠規(guī)規(guī)定的數(shù)值擰擰緊。目的：一則保證密封性，二則避免損壞氣缸缸墊，三則保證壓縮比的的一致性。鋁合金制成的的氣缸蓋到最最后必須在發(fā)發(fā)動機冷態(tài)下下擰緊，這樣樣，發(fā)動機熱熱起來時會增增加密封性，，因為鋁合金金氣缸蓋的熱熱膨脹比鋼螺螺栓的大；鑄鐵氣缸蓋則則一般在發(fā)動動機熱車時最最后擰緊，因因為裝配時擰擰緊的螺栓在在發(fā)動機工作作初始后不久久會松弛。豐田佳美3S-FE發(fā)動動機氣缸蓋螺螺栓的拆、裝裝卸順序第三節(jié)活活塞連連桿組1——活活塞2——活活塞環(huán)3——活活塞銷4——連連桿5——連連桿螺栓6——連連桿蓋7——連連桿軸瓦1.活塞活塞連桿組由由活塞、活塞塞環(huán)、活塞銷銷、連桿等組組成1.功用:①把受到的的氣體力傳給給連桿，曲軸軸對外輸出轉轉矩②與氣缸壁壁、氣缸蓋組組成燃燒室2.工作條件件①高的機機械負荷②高的熱熱負荷③高速往往復運動，磨磨損劇烈④左右擺擺動、撞擊3.要求（1）活塞質質量小———往復慣性力小?。?）熱膨脹脹系數(shù)小———冷態(tài)裝裝配間隙小，，減輕敲缸現(xiàn)現(xiàn)象（3）導熱性性好——減減輕熱負荷荷，第一道環(huán)環(huán)槽不易積碳碳，活塞頂頂不易熱裂（4）耐磨———環(huán)槽槽不易磨損，，裙部不易磨磨損（5）耐高溫溫——高高溫時機械強強度不會下降降太多（6）足夠的的剛度和強度度——銷座不會彎曲曲變形；活塞塞頂不會壓碎碎4.材料共晶鋁硅合金（鑄鑄鋁、鍛鋁））——（質質量小，導熱熱性好，線膨膨脹系數(shù)小，，適用于一一般發(fā)動機））；組合式：上半半部用鋼，下下半部用鋁合合金，沉頭螺螺栓連接———（剛度好好，高溫強度度高；熱膨脹脹系數(shù)低，裝裝配間隙??；；耐磨；質量量居中；僅適用于極少少數(shù)大功率強強化柴油機）5.工藝:鑄造；鍛造；；模鍛6.結構特點由頂部、頭部、、裙部組成頂部：組成燃燒室室，易熱裂、、壓碎，要求求加工應光潔潔，材料應阻阻熱活塞連桿組第1道氣環(huán)第2道氣環(huán)組合油環(huán)活塞銷活塞連桿連桿螺栓連桿蓋連桿軸瓦活塞結構活塞銷座活塞銷活塞銷卡環(huán)1—活塞頂部部2—活塞頭部部3—活塞裙部部平頂:吸熱面積小，，制造工藝簡簡單（四沖程程汽油機）凸頂:剛性好、強強度高，但吸吸熱面積大，，難加工（二二沖程汽油機機，凸頂有利利于掃氣）凹頂:一般適用于于車用直噴式式柴油機，如如形、四角角形、花瓣形形燃燒室但有的汽油機機如桑塔納2000GSI轎車AJR發(fā)動機的的活塞頂是凹凹頂，主要為為減少往復慣慣性質量，改善混合氣形形成和燃燒，，有時可用來來調節(jié)發(fā)動機機的壓縮比。。頭部（防漏部、環(huán)環(huán)槽部）油環(huán)槽以上部部分主要作用：（1）承受燃氣壓力力，并傳給連連桿（2）與活活塞環(huán)一起實實現(xiàn)氣缸的密密封（防止燃燃油漏入曲軸軸箱，阻止機機油竄入））（3）將活活塞頂所吸收收的熱量通過過活塞環(huán)傳導導給氣缸體結構特點：1）活塞內腔呈流流線型，由活活塞頂?shù)淖钚⌒】諒街饾u擴大，使使活塞頂吸收收的熱量平均均分攤給各道道活塞環(huán)，避避免第一道活活塞環(huán)過熱2）有的汽油機的的活塞在第一一道環(huán)槽上面面，切出一道道較環(huán)槽窄而而寬的隔熱槽槽，隔斷傳給給第一道活塞塞環(huán)的熱流通通路，使熱流流方向折轉3）熱負荷較高的的汽油機活塞塞一般在第一一道環(huán)槽內鑲鑲鑄耐熱材料料（奧氏體鑄鑄鐵）制造的的護圈，因為為第一道環(huán)槽槽溫度高，鋁鋁合金材料硬硬度大幅下降降，易磨損，，導致燃氣泄泄漏和竄機油油4）四沖程汽油機機一般2-3道氣環(huán)，1道油環(huán)，最最低一道油環(huán)環(huán)槽內鉆有許許多徑向小孔孔，氣缸壁上上多余機油刮刮下后，經(jīng)小小孔流回油底底殼裙部（導向部）油油環(huán)槽底面至至活塞底端的的外圓柱表面面主要作用：（1）活塞往復直線線運動導向（2）承受側側壓力發(fā)動機工作時時活塞裙部的的變形1）機械變形：燃燃氣壓力作用用在活塞頂上上，導致銷座彎曲變形形；裙部擠壓壓變形2）熱變形：：銷座附近金金屬堆積，受受熱后熱膨脹脹量大（a）彎曲變形（b）擠壓變形（c）銷座熱熱變形（d）裙部綜綜合變形結論：機械變變形和熱變形形均使得裙部部斷面變成長長軸沿活塞銷銷方向的橢圓圓結構特點：1）裙部橫斷斷面呈反橢圓圓形（活塞裙裙部加工成短短軸沿活塞銷銷方向）2）沿高度方向呈呈上小下大的的圓錐形（同同一截面從上上到下溫度↘↘）3）裙部次推力面面?zhèn)乳_“T””形槽或“П”形槽，次推推力面?zhèn)乳_橫橫向隔熱直槽槽（油環(huán)槽內內，兼做泄油油槽）和縱向向膨脹補償斜斜槽（避免拉拉傷氣缸壁））使其具有一一定彈性4）銷座附近近裙部凹陷0.5~1.0mm（減減少此處金屬屬堆積，以減減少熱變形））5）雙金屬活活塞（銷座內內側鑲鑄熱膨膨脹系數(shù)極低低的恒范鋼片片，牽制此處處熱變形）6）拖板式裙裙部（活塞銷銷座下方挖去去大塊金屬，，以減輕往復復慣性質量，，避免下止點點時活塞裙部部下端與曲軸軸平衡重相碰碰，并且可使使裙部富有彈彈性，補償熱熱變形）冷態(tài)敲缸現(xiàn)象象：活塞裝配時應應留有間隙。。冷態(tài)裝配間間隙若無或過過小，則由于于活塞工作時時的機械變形形和熱變形時時裙部直徑增增大，容易拉拉傷氣缸壁（（又稱拉缸）），輕則造成成漏氣、竄機機油，重則活活塞卡死。由于冷態(tài)裝配配間隙的存在在?；钊ぷ髯鲿r側壓力方方向的交替變變化，時而是是活塞的次推推力面?zhèn)荣N緊緊氣缸壁，時時而是活塞的的主推力面?zhèn)葌荣N緊氣缸壁壁，形成金屬屬敲缸聲，加加劇裙部磨損損。顯然，發(fā)發(fā)動機冷車時時敲缸現(xiàn)象嚴嚴重。減輕冷態(tài)敲缸缸現(xiàn)象的主要要結構措施：1)活塞銷偏偏置：偏向主主推力面?zhèn)?~2mm，，可使活塞越越過上止點之前就完成推力面面?zhèn)鹊膿Q向，，避免峰值壓力力時刻過渡，因而可以減減輕敲缸現(xiàn)象象，但增加了了裙部尖角處處的磨損，常常見于汽油機機。2)減少冷態(tài)態(tài)裝配間隙：：通過改進結結構措施，制制成反橢圓裙裙部斷面，牽牽制裙部工作作時的熱變形形，從而在保保證活塞工作作時不拉缸的的前提下減小小活塞配缸間間隙，減輕發(fā)發(fā)動機冷車敲敲缸現(xiàn)象。2.活塞環(huán)分成氣環(huán)和油油環(huán)（一）作用：1、氣環(huán)：（1）密封（防止燃燃氣漏入曲軸軸箱）；是主要作用。（2）傳熱（（將活塞頭部部吸收的70%~80%的熱量傳導導給氣缸壁））。2、油環(huán)：（1）潤滑（（氣缸壁上鋪鋪油膜）（2）刮油（（氣缸壁上多多余機油刮落落回曲軸箱））（3）輔助密密封（二）工作特特點：（1）高溫、、高壓、高速速，潤滑不良良，磨損嚴重重（2）交變的的彎曲應力（（氣缸壁沿高高度方向有加加工錐度，環(huán)環(huán)有開口）。。（三）要求：（1）足夠的的強度、沖擊擊韌性（2）耐高溫溫（第1道氣氣環(huán)）、耐磨磨（四）材料：（1）一般用用合金鑄鐵，少少數(shù)高速強化化柴油機用鋼鋼片環(huán)（以提提高彈力和沖沖擊韌性）（2）第1道氣環(huán)的的工作表面一一般都鍍上多多孔性鉻（硬硬度高，并能能儲存少量機機油，以改善善潤滑條件））（3）其余氣氣環(huán)一般鍍錫錫（鑄鋁活塞塞）或磷化（（鍛鋁活塞））（以改善磨磨合性能）（五）氣環(huán)的的密封機理第一密封面（（氣環(huán)裝入氣氣缸時產(chǎn)生的的初始彈力F1）第二密封面（（燃氣壓力F2）氣環(huán)的切口端端呈迷宮式布布置（減少漏漏氣）。1、第一密封封面很重要，，若失效，則則第二密封面面建立不起來來，因此氣環(huán)裝入氣缸缸時產(chǎn)生的初初始彈力F1很重要。2、由書本64頁圖2－－28可知，，第一道氣環(huán)環(huán)的初始彈力力F1要求最小小，隨后的幾幾道氣環(huán)的初始彈力F1大小要求求依次遞增。。氣環(huán)的密封機機理（六）氣環(huán)的的結構特點：（1）切口形形狀：1）直角切口口：工藝性好，密密封效果差2）階梯切口口：密封好，，工藝性差3）斜切口：：介于中間，但但套裝時尖角角易折斷4）帶防轉銷銷釘槽切口：：方向不可裝反反，否則，漏漏氣量急劇增增加（2）氣環(huán)的的斷面形狀：1）矩形環(huán)：工藝最簡單，，導熱性好，，但存在“泵泵油”現(xiàn)象矩形環(huán)的“泵泵油”作用原原理解釋：活塞下行時，，分兩種情況況：在進氣行行程中，由于于環(huán)與缸壁的的摩擦阻力以以及環(huán)本身的的慣性，環(huán)將將靠緊環(huán)槽的的上側平面，，缸壁上的機機油就被刮入入下邊隙與背背隙內；在膨膨脹作功行程程中，燃氣壓壓力的作用大大于摩擦阻力力和慣性的影影響，環(huán)被壓壓緊在環(huán)槽的的下側平面，，下邊隙與背背隙內的機油油上竄?；钊闲袝r，，在摩擦阻力、慣慣性、缸內氣氣體壓力的作作用下，環(huán)將靠緊在環(huán)槽的下側平平面，下邊隙隙與背隙內的的機油上竄。。由于矩形環(huán)的的“泵油”作作用，氣缸壁壁上的機油將將源源不斷地地上竄入活塞塞頂上燃燒室室內燒掉，使使排氣管冒藍藍煙。2）扭曲環(huán)：a）正扭曲環(huán)環(huán)：內圓上邊邊緣切去部分分金屬或外圓圓下邊緣切去去部分金屬b）反扭曲環(huán)環(huán)：內圓下邊邊緣切去部分分金屬或外圓圓上邊緣切去去部分金屬扭曲環(huán)成因：：活塞環(huán)裝入氣氣缸后，其外外側氣缸壁的的作用力F1與內側環(huán)的的彈力F2不不在一條直線線上，于是產(chǎn)產(chǎn)生扭曲力矩矩M，從而使使環(huán)的邊緣與與環(huán)槽的上下下側平面都接接觸，避免了了因環(huán)在環(huán)槽槽內的上下竄竄動造成的““泵油”現(xiàn)象象。環(huán)的扭曲變形形應使環(huán)的端面與氣氣缸壁形成的的楔形尖角向向下。（活塞向上上運動時，因因“油楔”作作用使環(huán)懸浮浮于氣缸壁，，改善潤滑，，減少摩擦阻阻力；活塞向向下運動時，，向下刮油。。但如果裝反反使尖角朝上上，則活塞向向上運動時，，向上刮油，，機油消耗率率劇增，排氣氣冒藍煙）。。扭曲環(huán)的優(yōu)點點：a）密封性、、磨合性好（（線接觸）b）防止“泵泵油”現(xiàn)象c）形成油楔楔，改善潤滑滑d）提高刮油油能力缺點：a）扭轉角不不超過1o，，工藝性差b）不可裝反反，否則機油油消耗率成倍倍增加，環(huán)上有朝上記記號3）錐形環(huán)：小錐角，不超超過2o，方向不可可裝反。優(yōu)缺缺點同扭曲環(huán)環(huán)，但仍有““泵油”現(xiàn)象象。4）梯形環(huán)：側壓力方向的的交替變化，，使環(huán)槽間隙隙時而減小，，時而增大，，間隙中的結結焦被擠出，，避免環(huán)因粘粘結而折斷，，常做第一道道氣環(huán)。缺點點是環(huán)上、下下兩側平面難難以精磨，工工藝性差，仍仍有“泵油””現(xiàn)象5）桶面環(huán)：與氣缸壁凸凸圓弧面接觸觸優(yōu)點：a）活塞上下下移動時均能能形成油楔作作用，改善潤潤滑b）避免棱緣緣負荷，能很很好適應活塞塞的擺動及氣氣缸表面c）密封性改改善缺點：a）工藝性差差（凸圓弧面面難加工）b）仍有“泵泵油”現(xiàn)象（七）油環(huán)的的結構特點：：（1）油環(huán)置置于最后一道道環(huán)槽，背隙隙內氣體壓力力極低，因此此，油環(huán)置于于氣缸內時，，必須具有較較大的初始彈彈力（2）油環(huán)的的斷面形狀如如圖，均分布布若干個中間間泄油孔，設設計重點在于于提高與氣缸缸壁的接觸比比壓，以提高高刮油能力（3）油環(huán)分分為兩種類型型：1）普通槽孔孔式油環(huán)：合金鑄鐵，鼻鼻形倒角2）組合鋼片片式油環(huán)：接接觸比壓大，，刮油能力強強，泄油通路路大，慣性質質量小，但制制造成本高組合油環(huán)1-上刮片2-襯簧3-下刮片4-活塞3.活塞銷（一）活塞銷銷1、作用：連接活塞和連連桿小頭，并并將活塞承受受的氣體力傳傳給連桿2、要求：（1）足夠的的剛度、強度度（2）表面耐耐磨，內部有有較好的韌性性和較高的疲疲勞強度（3）質量小?。p少往復復慣性力））3、、材料料與與工工藝藝：一般般為為低低碳碳鋼鋼或或低低碳碳合合金金鋼鋼，，經(jīng)經(jīng)表表面面滲滲碳碳或或滲滲氮氮處處理理以以提提高高心心部部沖沖擊擊韌韌性性和和表表面面硬硬度度，，然然后后進進行行精精磨磨和和研研磨磨4、、結構構特特點點：管管狀狀（1））等等截截面面圓圓柱柱形形：易易加加工工，，但但質質量量大大（2））兩兩段段截截錐錐形形：：等等強強度度梁梁，，質質量量小小，，但但難難加加工工（3））組組合合形形：：居居中中5、、活塞塞銷銷連連接接方方式式：活塞塞銷銷與與活活塞塞銷銷座座孔孔和和連連桿桿小小頭頭襯襯套套孔孔的的連連接接配配合合，，一一般般采采用用““全全浮浮式式””，，在在發(fā)發(fā)動動機機運運轉轉過過程程中中，，活活塞塞銷銷不不僅僅可可以以在在連連桿桿小小頭頭襯襯套套孔孔內內，，還還可可以以在在銷銷座座孔孔內內緩緩慢慢轉轉動動，，以以使使活活塞塞銷銷表表面面的的磨磨損損比比較較均均勻勻，，但但必必須須在在活活塞塞銷銷座座兩兩端端用用卡卡環(huán)環(huán)定定位位，，防防止止軸軸向向竄竄動動。。由由于于鋁鋁合合金金活活塞塞銷銷座座的的熱熱膨膨脹脹量量大大于于鋼鋼活活塞塞銷銷，，因因此此，，在在冷冷態(tài)態(tài)裝裝配配時時，，活活塞塞銷銷與與活活塞塞銷銷座座孔孔為為過過渡渡配配合合，，裝裝配配時時，，應應先先將將鋁鋁合合金金活活塞塞預預熱熱（（70~90ooC的的水水或或油油中中加加熱熱）），，然然后后將將銷銷裝裝入入。。4.連連桿桿1、、作用用：：將活活塞塞承承受受的的力力傳傳給給曲曲軸軸，，將將活活塞塞往往復復直直線線運運動動轉轉變變?yōu)闉榍S軸的的旋旋轉轉運運動動。。2、、工作作特特點點：：復雜雜平平面面運運動動，，承承受受壓壓縮縮、、拉拉伸伸、、彎彎曲曲等等交交變變載載荷荷。。3、、受力力：：活塞塞頂頂?shù)牡臍鈿怏w體力力；；活活塞塞組組和和連連桿桿小小頭頭的的往往復復慣慣性性力力；；連連桿桿本本身身繞繞活活塞塞銷銷作作變變速速擺擺動動時時的的橫橫向向慣慣性性力力4、、要求求：：在質質量量盡盡可可能能小小的的前前提提下下有有足足夠夠的的剛剛度度和和強強度度。。剛度度不不足足的的后后果果：：（1））大大頭頭孔孔失失圓圓：：燒軸軸瓦瓦，，甚甚至至咬咬死死。。（2））桿桿身身彎彎曲曲：：偏偏磨磨，，漏漏氣氣，，竄竄機機油油。。5、、材料料與與工工藝藝：：40﹟﹟，，45﹟﹟優(yōu)優(yōu)質質中中碳碳鋼鋼或或合合金金鋼鋼經(jīng)經(jīng)模模鍛鍛而而成成。。6、、結構構特特點點：：由連連桿桿小小頭頭1、、桿桿身身2、、連連桿桿大大頭頭3（（包包括括連連桿桿蓋蓋9））三三部部分分組組成成。。（1））連桿桿小小頭頭：一般般壓壓入入減減磨磨的的錫錫青青銅銅襯襯套套4，，小小頭頭頂頂部部鑄鑄有有工工藝藝凸凸臺臺，，減減重重用用；；小小頭頭頂頂部部開開有有潤潤滑滑油油槽槽，，收收集集飛飛濺濺油油霧霧，，潤潤滑滑活活塞塞銷銷。。（2））桿身身：：通常常做做成成““工工””字字形形斷斷面面，，以以求求在在剛剛度度足足夠夠的的前前提提下下盡盡可可能能減減少少慣慣性性質質量量，，有有的的桿桿身身鉆鉆有有潤潤滑滑油油道道。。45671-連連桿桿小小頭頭2-桿桿身身3-連連桿桿大大頭頭4-襯襯套套5-軸軸瓦瓦896-軸軸瓦瓦上上的的凸凸肩肩7-連連桿桿螺螺栓栓8-潤潤滑滑油油槽槽9-連連桿桿蓋蓋（3））連連桿桿大大頭頭：：通常常做做成成分分開開式式的的，，以以便便于于拆拆裝裝活活塞塞連連桿桿組組，，被被分分開開的的部部分分叫叫連連桿桿蓋蓋9，，兩兩者者之之間間用用連連桿桿螺螺栓栓連連接接。。連連桿桿與與連連桿桿蓋蓋之之間間有有配配對對記記號號，，拆拆裝裝時時應應注注意意一一致致。。連桿桿大大頭頭孔孔內內過過盈盈壓壓入入上上、、下下兩兩半半薄薄壁壁鋼鋼軸軸瓦瓦，，在在其其內內表表面面上上涂涂有有0.3~0.7mm厚厚的的減磨磨合合金金層層，具具有有保持持油油膜膜、、減減少少摩摩擦擦阻阻力力和和易易于于磨磨合合的作作用用，，主主要要有有巴巴氏氏合合金金、、銅銅鋁鋁合合金金、、高高錫錫鋁鋁合合金金。。軸軸瓦瓦背背面面制制有有定位位凸凸肩肩，，防防止止軸軸瓦瓦轉轉動動；軸軸瓦瓦內內表表面面開開有有油槽槽用以以儲油油和作作垃圾圾槽槽用。。連桿桿大大頭頭分分為為：：整體體式式：采采用用滾滾柱柱軸軸承承（（但但曲曲軸軸須須為為組組合合式式））————用用于于小小型型的的二二沖沖程程汽汽油油機機剖分分式式：平平切切口口（（汽汽油油機機））斜斜切切口口（（柴柴油油機機））連桿桿軸軸瓦瓦受受力力分分析析：：連桿桿小小頭頭軸軸承承承承受受氣氣體體力力和和活活塞塞組組的的往往復復慣慣性性力力連桿桿大大頭頭軸軸承承及及曲曲軸軸主主軸軸承承承承受受小小頭頭傳傳來來的的力力和和曲曲軸軸的的離離心心慣慣性性力力連桿桿裝裝配配標標記記連桿桿軸軸瓦瓦7、、汽車車發(fā)發(fā)動動機機連桿桿分分類類：（1））平平切切口口：連連桿桿大大頭頭沿沿著著與與桿桿身身軸軸線線垂垂直直的的方方向向切切開開，，汽油油機機和和較較小小功功率率柴柴油油機機用用。。優(yōu)點點是是：定位位可可靠靠，，結結構構簡簡單單（利利用用連連桿桿螺螺栓栓上上經(jīng)經(jīng)過過精精加加工工的的圓圓柱柱凸凸臺臺或或光光圓圓柱柱部部分分與與精精加加工工的的連連桿桿螺螺栓栓孔孔來來保保證證））（2））斜斜切切口口：：連桿桿大大頭頭沿沿著著與與桿桿身身軸軸線線成成30~60oo夾夾角角切切開開，，常常用用于于連連桿桿軸軸頸頸（（曲曲柄柄銷銷））直直徑徑較較粗粗的的大大功功率率柴柴油油機機，，否否則則，，連連桿桿大大頭頭尺尺寸寸太太大大，，無無法法從從氣氣缸缸中中拆拆下下活活塞塞連連桿桿組組。。缺點是是：定位位不可可靠（（切口口方向向受到到附加加剪切切力，，連桿桿螺栓栓易剪剪斷，，連桿桿蓋脫脫落會會擊穿穿氣缸缸體））。斜切口口定位位方式式：1）止口定定位：工藝藝簡單單，但但定位位不可可靠（（徑向向脫離離無法法阻止止）2）套筒定定位：定位位精度度較高高，但但工藝藝要求求高（（若孔孔距不不準確確，則則可可能因因過定定位而而造成成大頭頭孔嚴嚴重失失圓）），且且大頭頭橫向向尺寸寸加大大3）鋸齒定定位：定位位可靠靠（鋸鋸齒接接觸面面大，，貼合合緊密密），，結構構緊湊湊，但但齒距距公差差要求求高，，否則則，會會因個個別齒齒脫空空影響響連桿桿組件件的剛剛度，，也會會造成成連桿桿大頭頭孔失失圓。。斜切口口連桿桿大頭頭的定定位方方式（a））止口定定位（b））套筒筒定位位（c））鋸齒齒定位位8、V型發(fā)發(fā)動機機連桿桿分類類：（1））并列連連桿：左右右兩缸缸的連連桿一一前一一后地地裝在在同一一個曲曲柄銷銷上，，連桿桿可以以通用用，兩兩缸活活塞連連桿組組的運運動規(guī)規(guī)律相相同，，但曲曲軸加加長，，剛度度降低低。常常用于于V6、V8汽汽車發(fā)發(fā)動機機。（2））主副連連桿：副連連桿鉸鉸接在在主連連桿凸凸耳上上，曲曲軸不不加長長，但但相鄰鄰兩缸缸活塞塞連桿桿組運運動規(guī)規(guī)律和和受力力不相相同。。（3））叉形連連桿：：相鄰鄰兩缸缸的一一個連連桿大大頭做做成叉叉形，，另一一個連連桿大大頭套套于其其叉形形中。。兩缸缸活塞塞連桿桿組的的運動動規(guī)律律相同同，左左右兩兩缸中中心線線不需需錯位位，但但叉形形連桿桿大頭頭結構構和制制造工工藝比比較復復雜，，而且且連桿桿大頭頭的剛剛度不不高。。V型發(fā)發(fā)動機機連桿桿示意意圖第四節(jié)節(jié)曲曲軸軸飛輪輪組桑塔納納2000時代代超人人轎車車AJR發(fā)發(fā)動機機曲軸軸飛輪輪組零零件分分解圖圖曲軸帶帶輪曲軸正正時齒齒形帶帶輪曲軸鏈鏈輪（驅動動油泵泵）止推片片主軸承承下軸軸瓦轉速傳感器器脈沖輪飛輪飛輪齒圈曲軸正時齒齒形帶輪凸輪軸正時時齒形帶輪輪正時齒形帶帶水泵齒形帶帶輪張緊輪1.曲軸1、作用：將活塞和和連桿傳來來的氣體力力轉變?yōu)檗D轉矩輸出，，驅動與其其相連的動動力裝置2、工作條件：承受周期期性變化的的氣體壓力力、往復慣慣性力、離離心力以及及由此產(chǎn)生生的扭矩、、彎矩的共共同作用。。3、要求：（1））足夠的剛剛度、疲勞勞強度和沖沖擊韌性；；（2）各工工作表面潤潤滑良好、、耐磨；（3）旋轉轉慣性力系系達到良好好的平衡（（離心力合力力及其合力力矩為零時時稱為完全全平衡，亦亦稱動平衡衡）。4、材料及工藝藝：（1）多采采用優(yōu)質中碳鋼鋼或中碳合合金鋼如鉻鉻鎳鋼（18CrNi5）、、鉻鋁鋼（34CrAl16））模鍛而成成，其主軸軸頸和曲柄柄銷工作表表面均需高頻淬火或或氮化，再經(jīng)過精精磨；其軸軸頸圓角過過渡處不經(jīng)經(jīng)淬火，采采用滾壓強化工工藝，提高疲勞勞強度。優(yōu)優(yōu)點是機械械疲勞強度度高，軸頸頸直徑可以以較細，發(fā)發(fā)動機結構構緊湊，但但表面加工工質量要求求高，否則則，容易引引起應力集集中。（2）過去去，國產(chǎn)的的許多發(fā)動動機采用高高強度的稀稀土球墨鑄鑄鐵鑄造曲曲軸，優(yōu)點點是制造成成本低，鑄鑄鐵比鋼的的耐磨性、、抗扭振性性好，但發(fā)發(fā)動機體積積過于龐大大。5、曲軸的基本組成：1）曲軸前前端3（自自由端）；；2）若干個個由曲柄銷銷2、左、、右曲柄5（包括平平衡塊4））、左、右右主軸頸1組成的曲拐；3）曲軸后后端6（（功率輸出出端）。6、曲軸的基本本分類：分為整體式曲軸軸和組合式式曲軸7、曲軸的結構構特點：1）曲軸的的曲拐數(shù)取取決于氣缸缸的數(shù)目和和排列形式式2）直列式式發(fā)動機曲曲軸的曲拐拐數(shù)等于氣氣缸數(shù)3）V型發(fā)發(fā)動機曲軸軸的曲拐數(shù)數(shù)等于氣缸缸數(shù)的一半半前端軸連桿軸頸（曲柄銷））主軸頸平衡塊曲柄后端凸緣緣整體式曲曲軸5-定位位螺栓1、3-滾動軸軸承2-連接接螺栓4-曲柄柄組合式曲曲軸（6135柴油油機）1）整體體式曲軸軸剛性好好，現(xiàn)代代汽車發(fā)發(fā)動機多多采用模模鍛而成成的中碳碳鋼或中中碳合金金鋼整體體式曲軸軸，以追追求汽車車發(fā)動機機結構緊緊湊。2）組合合式曲軸軸用于隧隧道式氣氣缸體，，特點是是制造成成本低，，便于系系列化。。為減輕質質量和離離心力，，有時將將曲柄銷銷和主軸軸頸做成成空心的的，可兼兼做潤滑滑油道。。3）按主主軸頸數(shù)數(shù)分類（a）全支承曲曲軸：在相鄰鄰曲拐之之間都設設置一個個主軸頸頸。優(yōu)點：是是曲軸剛剛性好，，不易彎彎曲；缺缺點：是是缸心距距加大，，機體加加長，制制造成本本增加。。柴油機機多用全支承曲曲軸。（b）非全支承承曲軸：多用于中中小功率率的汽油油機。（1）曲軸前端端：第一道主主軸頸之之前的部部分，裝裝有驅動動其他裝裝置的機機件（正正時齒輪輪4、及及起動爪爪8、止止推墊片片3、甩甩油盤5、油封封6、扭扭轉減振振器等。。）曲軸前端端結構止推墊片片（驅動風風扇和水水泵）帶帶輪起動爪油封甩油盤正時齒輪輪1、2滑滑動推力力軸承（2）曲軸后端端：最后一道道主軸頸頸之后的的部分。。一般在在其后端端為安裝裝飛輪的的法蘭盤盤曲軸前、、后端的的封油原原理：常用的防防漏裝置置有甩油盤、、填料油油封、自自緊油封封和回油油螺紋等。一般般發(fā)動機機都采用用復合式式防漏裝裝置，由由甩油盤盤與其它它一至二二種防漏漏裝置組組成。曲軸前端端甩油盤盤的外斜面應應朝外，當被齒齒輪擠出出和甩出出的潤滑滑油落到到甩油盤盤上時，，沿壁面面流回油油底殼中中?；赜吐菁y紋的螺旋旋方向應應為右旋，當曲軸軸旋轉時時，機油油也被帶帶動旋轉轉，因為為機油有有粘性，，所以受受到機體體后蓋孔孔壁的摩摩擦阻力力Fr。。Fr可分分解為平平行于螺螺紋的分分力Fr1和垂直于于螺紋的的分力Fr2。機油在在Fr1的作用下下，順著著螺紋槽槽道流回回機油盤盤?；赜吐菁y紋的封油油原理8-主軸軸承蓋曲軸后端端的結構構（6100））1-軸承承座（曲曲軸箱體體）2-甩油油盤3-回油油螺紋4-飛輪輪5-飛輪輪螺栓螺母6-曲軸軸凸緣盤盤7-填料料油封（3）曲軸主軸軸承：曲軸軸承承按其承承載方向向可分為為徑向軸承承和軸向（推推力）軸軸承。徑向軸承承用于支支承曲軸軸，一般般用滑動動軸承，，即上、、下兩半半軸瓦，，少數(shù)大大功率柴柴油機用用滾動軸軸承（與與球墨鑄鑄鐵鑄成成的組合合式曲軸軸對應））。軸向（推推力）軸軸承用于于限制曲曲軸的軸軸向竄動動（發(fā)動動機工作作時，曲曲軸常受受到離合合器施加加于飛輪輪的軸向向力作用用而有軸軸向竄動動的趨勢勢），保保證曲柄柄連桿機機構各零零件正確確的相對對位置。。但曲軸受受熱膨脹脹時，又又應允許許其自由由伸長，，故曲軸軸上的軸軸向定位位裝置必必須有，，但只能能設于一一處。通常設在在中間主主軸承處處?，F(xiàn)代代汽車發(fā)發(fā)動機常常將徑向向軸承和和推力軸軸承合而而為一，，制成翻邊滑動動軸承。多層推力力軸承1-凸肩肩2-油槽槽3-鋼質質薄壁4-基層層5-鎳涂涂層6-磨耗耗層7-油孔孔8-卷邊邊8、多缸發(fā)動動機曲拐拐布置和和發(fā)火順順序：曲軸的的形狀和和各曲拐拐的相對對位置取取決于缸缸數(shù)、氣氣缸排列列形式和和各缸的的作功行行程的交交替順序序（發(fā)火火順序））。曲拐布置置的原則則：①發(fā)動動機每完完成一個個循環(huán)，，各缸都都應發(fā)火火一次，，為了使使內燃機機工作平平穩(wěn)，各各相繼工工作兩缸缸間著火火間隔角角應盡可可能相等等，相繼繼工作兩兩缸的著著火間隔隔以曲軸軸轉角計計為720°°／i———四沖沖程發(fā)動動機（（i－－缸數(shù)））360°／／i———二沖程程發(fā)動機機②使多多缸發(fā)動動機的往往復慣性性力和離離心慣性性力可能能相互抵抵消而自自行平衡衡，各缸缸曲拐須須對稱于于曲軸軸軸線的中中心平面面③使連連續(xù)作功功的兩缸缸相距盡盡可能遠遠，避避免相鄰鄰兩缸發(fā)發(fā)生進氣氣重疊現(xiàn)現(xiàn)象并減減輕主軸軸承和主主軸頸受受力，盡盡可能使使相鄰兩兩缸不連連續(xù)著火火直列四缸缸發(fā)動機機：平面曲拐拐，相鄰鄰曲拐兩兩兩相對對（如圖圖），發(fā)發(fā)火順序序是1或12431，發(fā)火間隔角等等于720o/4=180o。直列四缸發(fā)動動機曲拐布置置直列六缸發(fā)動動機：空間曲拐，，各平面曲拐拐成120°°夾角，發(fā)火間隔角是是720/6=120°°（如圖），發(fā)發(fā)火順序是1536241或1426351。直列六缸發(fā)動動機的曲拐布布置表直直列六缸缸機工作循環(huán)環(huán)表（發(fā)火順序：：1-5-3-6-2-4-1）V型八缸發(fā)動動機：空間曲拐，各各平面曲拐成成90°夾角角，發(fā)火間隔角是是720/8=90°（如圖），，發(fā)火順序是是184365721。V型八缸發(fā)動動機的曲拐布布置9、曲軸平衡重布布置：平衡重一般用用于平衡發(fā)動動機不平衡的的離心力及離離心力矩，有有時也被用于于部分平衡往往復慣性力。。對于汽車發(fā)動動機常用的直直列四缸機、、六缸機，從從整體上看，，旋轉慣性力力系和一階往往復慣性力系系已得到完全全平衡（由于于曲拐均勻布布置且相對于于曲軸中央主主軸頸成鏡面面對稱，慣性性力合力及其其合力矩均為