第2章 機體組及曲柄連桿機構(gòu)

第二章 機體組及曲柄連桿機構(gòu)機體組活塞連桿組曲軸飛輪組§2.1曲柄連桿機構(gòu)中的作用力及力矩§2.2機體組§2.3曲柄連桿機構(gòu)§2.1曲柄連桿機構(gòu)中的

作用力及力矩

工作條件：高溫、高壓、高速和化學腐蝕

承受機械載荷：1、氣體壓力、慣性力、離心力、摩擦力2、汽車行駛中產(chǎn)生的沖擊力。

曲柄連桿機構(gòu)受的力主要有氣壓力Fg，往復慣性力Fj，旋轉(zhuǎn)離心力Fk和摩擦力f。返回§2.2機體組一、機體1、氣缸體:水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體-曲軸箱。是發(fā)動機裝配的機體。2、氣缸體的分類：

一汽奧迪100汽車發(fā)動機氣缸體根據(jù)氣缸的排列方式整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體1、整體式氣缸體：氣缸直接鏜在氣缸體上。2、鑲嵌式氣缸體：氣缸套鑲嵌到氣缸體內(nèi)的氣缸。干氣缸套式機體

濕氣缸套式機體按曲軸箱結(jié)構(gòu)形式（機體底平面與曲軸軸線的位置關(guān)系）的不同分為

二、氣缸蓋功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成燃燒室。工作條件：由于接觸溫度很高的燃氣，所以承受的熱負荷很大。材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金(轎車)。氣缸蓋的分解圖

水冷發(fā)動機的氣缸蓋有3種結(jié)構(gòu)形式:整體式、分塊式和單體式。

風冷發(fā)動機均為單體式氣缸蓋。

捷達轎車氣缸蓋總成

對燃燒室的基本要求：1、結(jié)構(gòu)緊湊，即表面積與其容積之比要小，以減少熱損失，提高發(fā)動機的熱效率；2、能增大進氣門直徑或進氣道通過面積，以增加進氣量，進而提高發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和功率；3、能在壓縮行程終點產(chǎn)生擠氣渦流，以提高混合燃燒速度，保證混合氣得到及時和充分的燃燒；三、氣缸墊1、功用：安裝在氣缸蓋和氣缸體之間，保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣、漏水和漏油。2、材料：有彈性、耐熱性、耐壓性、耐腐蝕四、油底殼1、概念：氣缸體下部用來安裝曲軸的部分。2、功用：儲存機油和封閉機體或曲軸箱3、材料：薄鋼板沖壓或用鋁鑄制五、發(fā)動機的支撐返回§2.3曲柄連桿機構(gòu)一、功用及組成1、功用：將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑瓦\動的機械能，再通過連桿將活塞的往復運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力。

2、組成活塞組、連桿組、曲軸飛輪組（一）活塞1、功用：承受氣體壓力，并通過活塞銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。2、工作環(huán)境：高溫、高壓、高速、化學腐蝕 高溫、散熱條件差；頂部工作溫度高達600~700K，且分布不均勻；高速，線速度達到10m/s，承受很大的慣性力?；钊敳砍惺茏罡呖蛇_3~5MPa（汽油機）的壓力，使之變形，破壞配合聯(lián)結(jié)。3、材料： 鑄鐵、耐熱鋼、陶瓷；鋁合金：質(zhì)量小、導熱性好。4、結(jié)構(gòu)（1）活塞頂部（2）活塞頭部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。在油環(huán)槽底部還加工有回油孔或橫向切槽，油環(huán)從氣缸壁上刮下來的多余機油，經(jīng)回油孔或橫向切槽流回油底殼。

a、承受活塞頂?shù)膲毫Γ鹘o活塞銷。b、安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸，防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)。c、將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。在第一道氣環(huán)槽上方設(shè)置一道較窄的隔熱槽，其作用是隔斷由活塞頂傳向第一道活塞環(huán)的熱流，使部分熱量由第二、三道活塞環(huán)傳出，從而可以減輕第一道活塞環(huán)的熱負荷，改善其工作條件，防止活塞環(huán)粘結(jié)。

為了增強環(huán)槽的耐磨性，通常在第一環(huán)槽或第一、二環(huán)槽處鑲嵌耐熱護圈。

（3）活塞裙部

作用:對活塞在氣缸內(nèi)的往復運動起導向作用，并承受側(cè)向力。

氣缸與活塞之間在任何工況下都應保持均勻的、適宜的間隙。間隙過大，活塞敲缸；間隙過小，活塞可能被氣缸卡住。

拖鞋式裙部的優(yōu)點：質(zhì)量輕。裙部彈性好，可以減小活塞與氣缸的配合間隙。能夠避免與曲軸平衡重發(fā)生運動干涉。

有的汽油機活塞，還開有“n”形槽(左圖)或“T”形(右圖)。其中橫槽的作用是切斷從活塞頭部向裙部傳輸熱流的部分通道，以減少從頭部到裙部的傳熱，從而使裙部的熱膨脹量減少。橫槽還可兼作油孔?？v槽使裙部具有彈性，從而使冷態(tài)下的裝配間隙得以盡可能小，而在熱態(tài)下又因切槽的補償作用，活塞不致在氣缸中卡死。因裙部開縱槽的一面剛度較小，故裝配時應注意使縱槽位于作功行程中不承受側(cè)壓力的裙部面上，即從發(fā)動機前面向后看的右面?？v槽與活塞底面不垂直，可以防止活塞在運動中劃傷氣缸壁?？v槽一般不開到裙底，以免過分削弱裙部的剛度。

（4）活塞裙部形狀

工作時，活塞受熱膨脹，由于銷座方向的金屬材料較多，所以膨脹量較大。所以在生產(chǎn)時先將活塞制成橢圓形，短軸在銷座軸方向。制造時變形后偏置銷座1、定義：活塞銷座朝向承受作功側(cè)壓力的一面（圖示左側(cè)）偏移1mm～2mm。2、作用：減輕活塞換向時對氣缸壁的敲擊。

3、原理：因銷座偏置，在接近上止點時，作用在活塞銷座軸線以右的氣體壓力大于左邊，使活塞傾斜，裙部下端提前換向。而活塞在越過上止點，側(cè)壓力反向時，活塞才以左下端接觸處為支點，頂部向左轉(zhuǎn)（不是平移），完成換向。

（5）活塞的冷卻

振蕩冷卻法強制冷卻法自由噴射冷卻法

二、活塞環(huán)1.氣環(huán)的作用：（1）密封：防止氣缸內(nèi)的氣體竄入油底殼；（2）傳熱：將活塞頭部的熱量傳給氣缸壁；（3）輔助刮油。

2.油環(huán)的作用：（1）刮油；（2）布油；（3）輔助密封。

活塞環(huán)安裝三隙側(cè)隙背隙端隙氣環(huán)的密封氣環(huán)斷面形狀：

矩形氣環(huán)的泵油作用

矩形氣環(huán)的泵油作用

油環(huán)（普通環(huán)組合環(huán)）徑向襯環(huán)組合式油環(huán)的優(yōu)點①片環(huán)很薄，對氣缸壁的比壓大，因而刮油作用強；②三個刮油鋼片是各自獨立的，故對氣缸適應性好；③質(zhì)量?。虎芑赜屯反?。組合油環(huán)在高速發(fā)動機上得到廣泛應用。其缺點是制造成本高。（片環(huán)的外表面必須鍍鉻，否則滑動性不好）油環(huán)的刮油作用

三、活塞銷（一）作用：連接活塞和連桿，并傳遞活塞的力給連桿。（二）結(jié)構(gòu)：用低碳鋼或低碳合金鋼制成的厚壁管狀體。（三）連桿功用：

將活塞的力傳給曲軸，變活塞的往復運動為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。組成：

連桿組由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸瓦等組成。構(gòu)造1、小頭：用來安裝活塞銷，以連接活塞。2、桿身：常做成“工”字形斷面。3、大頭：與曲軸的連桿軸頸相連。大頭一般做成分開式，即連桿體大頭和連桿蓋?；钊N的連接方式全浮式半浮式全浮式

切口形式：優(yōu)點：連桿可以通用，兩列氣缸的活塞連桿組運動規(guī)律相同。缺點：兩列氣缸軸心線沿曲軸軸向錯開一段距離，使曲軸長度增加，剛度降低。V型發(fā)動機連桿的布置形式優(yōu)點：

減小了發(fā)動機的軸向尺寸；缺點：主副連桿不能互換，運動規(guī)律和受力不同。優(yōu)點：運動規(guī)律相同缺點：結(jié)構(gòu)復雜，工藝性差，剛度較低。（四）曲軸飛輪組一、曲軸飛輪組的組成一、曲軸1、功用：把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵觥＿€用來驅(qū)動發(fā)動機的配氣機構(gòu)及其他各種輔助裝置。2、工作條件：受氣體壓力、慣性力、慣性力矩。承受交變載荷的沖擊。曲軸飛輪組的組成3、曲軸的分類全支承：相鄰曲拐間都有主軸頸。非全支承：相鄰曲拐間不都有主軸頸。曲軸的支承方式概念：在相鄰的兩個曲拐之間都設(shè)置一個主軸頸的曲軸，稱為全支承曲軸，否則稱為非全支承曲軸。平衡重4、曲軸的軸向定位功用：保證曲柄連桿機構(gòu)在曲軸受軸向力時能夠正常工作。軸向定位措施：1.翻邊軸瓦2.止推片3.止推環(huán)4.止推軸承5、曲拐的布置（1）一般規(guī)律1）應使接連作功的兩缸相隔盡量遠些(最好是在發(fā)動機的前半部和后半部交替進行)，以減輕主軸承載荷和避免在進氣行程中發(fā)生搶氣現(xiàn)象。2)各氣缸發(fā)火的間隔時間應該相同，發(fā)火間隔角應為720/i。3）V型發(fā)動機左右兩列氣缸應交替發(fā)火。（2）常見曲軸曲拐的布置1）四沖程四缸發(fā)動機曲拐布置2）四沖程四缸發(fā)動機點火順序

點火順序：各缸完成同名行程的次序。作功順序：1－3－4－23）直列四沖程六缸發(fā)動機曲軸曲拐布置四沖程六缸發(fā)動機點火順序1-5-3-6-2-46缸v型排列8缸v型排列二、曲軸前、后端油封

曲軸前端借助甩油盤和橡膠油封實現(xiàn)密封。發(fā)動機工作時，落在甩油盤上的機油，在離心力的作用下被甩到定時傳動室蓋的內(nèi)壁上，再沿壁面流回油底殼。即使有少量機油落到甩油盤前面的曲軸上，也會被裝在定時傳動室蓋上的自緊式橡膠油封擋住。

曲軸后端的密封裝置。由于近年來橡膠油封的耐油、耐熱和耐老化性能的提高，在現(xiàn)代汽車發(fā)動機上曲軸后端的密封越來越多地采用與曲軸前端一樣的自緊式橡膠油封。自緊式油封由金屬保持架、氟橡膠密封環(huán)和拉緊彈簧構(gòu)成。

三、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器共振功率損失、曲軸扭轉(zhuǎn)變形甚至扭斷、正時齒輪產(chǎn)生沖擊噪聲等臨界轉(zhuǎn)速：發(fā)生共振時的轉(zhuǎn)速（一）扭轉(zhuǎn)振動自由扭轉(zhuǎn)振動強迫扭轉(zhuǎn)振動（二）扭轉(zhuǎn)減振器

功用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動的能量，消減扭轉(zhuǎn)振動。橡膠摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器四、飛輪（一）功用：

將在作功行程中輸入于曲軸的功能的一部分貯存起來，用以在其他行程中克服阻力，帶動曲柄連桿機構(gòu)越過上、下止點，保證曲軸的旋轉(zhuǎn)角速度和輸出轉(zhuǎn)矩盡可能均勻，并使發(fā)動機有可能克服短時間的超載荷，同時將發(fā)