學(xué)習(xí)情境二 曲柄連桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)與維修

學(xué)習(xí)情境2曲柄連桿機構(gòu)與維修學(xué)習(xí)任務(wù)1:活塞連桿組學(xué)習(xí)任務(wù)2:曲軸飛輪組三、工作條件承受機械載荷：1、氣體壓力、慣性力、離心力、摩擦力2、車輛行駛中產(chǎn)生的沖擊力。以上各種力，使曲柄連桿機構(gòu)和機體的各零件承受了不同形式的載荷，為保證工作可靠，需要采取相應(yīng)結(jié)構(gòu)措施學(xué)習(xí)任務(wù)1活塞連桿組

氣環(huán)油環(huán)活塞銷活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋（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、散熱條件差；頂部工作溫度高達(dá)600~700K，且分布不均勻；高速，線速度達(dá)到10m/s，承受很大的慣性力?；钊敳砍惺茏罡呖蛇_(dá)3~5MPa（汽油機）的壓力，使之變形，破壞配合聯(lián)結(jié)。

3、材料：

鋁合金：質(zhì)量小

導(dǎo)熱性好；灰鑄鐵活塞應(yīng)具備的特點A剛度和強度應(yīng)足夠大，傳力可靠。B導(dǎo)熱性能好，耐高壓、高溫、磨損，熱脹系數(shù)要小。C質(zhì)量較小，盡可能減少往復(fù)慣性力。鋁合金：

優(yōu)點：質(zhì)量??；導(dǎo)熱性好。缺點：熱膨脹系數(shù)較大；在溫度升高時，強度和硬度下降較快。

硅鋁合金：

具有較小的膨脹系數(shù)和密度，耐磨性也較好。

銅鎳鎂鋁合金：

高強度和耐熱性較好，膨脹系數(shù)和密度都較大。少數(shù)機械負(fù)荷和熱負(fù)荷較大的柴油機應(yīng)用。灰鑄鐵：

成本低、耐熱性好，且膨脹系數(shù)小，能減少裝配間隙。4、結(jié)構(gòu)

（1）活塞頂部功用：是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體 壓力?；钊敺诸愋螤钍疽鈭D平頂凸頂凹頂結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、受熱面積小、應(yīng)力分布較均勻，多用在汽油機上。凸起呈球狀、頂部強度高，起導(dǎo)向作用、有利于改善換氣過程。凹坑的形狀、位置必須有利于可燃混合氣的燃燒；提高壓縮比，防止碰氣門。

（2）活塞頭部位置：活塞環(huán)槽以上的部分。氣環(huán)槽油環(huán)槽工作條件最惡劣，應(yīng)離頂部遠(yuǎn)些。作用：1、承受氣體壓力，并傳給連桿；

2、與活塞環(huán)一起實現(xiàn)氣缸的密封；

3、將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁?；钊N孔（3）活塞裙部位置：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷座孔。作用：對活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運動起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力，防治破壞油膜。裙部的變形及采取的相應(yīng)措施1、變形原因：熱膨脹、側(cè)壓力和氣體壓力。2、變形規(guī)律（1）活塞的熱膨脹量大于氣缸的膨脹量，使配缸間隙變小。因活塞溫度高于氣缸壁，且鋁合金的膨脹系數(shù)大于鑄鐵；（2）活塞自上而下膨脹量由大而小。因溫度上高下低，壁厚上厚下?。唬?）裙部周向近似橢圓形變化，長軸沿銷座孔軸線方向。因銷座處金屬量多而膨脹量大，以及側(cè)壓力作用的結(jié)果。制造時變形后3.結(jié)構(gòu)措施（1）活塞縱斷面制成上小下大的截錐形。（2）活塞橫斷面制成橢圓形，長軸垂直于銷座孔軸線方向，即側(cè)壓力方向。（3）

銷座處凹陷0.5mm～1.0mm。--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。--上小下大的圓錐形形狀。銷座方向裙部受側(cè)壓力的作用，導(dǎo)致活塞發(fā)生變形工作時向里變形桶形不受壓力的部分，去掉后可以減輕質(zhì)量。（4）

裙部開絕熱—膨脹槽（“T”形）其中橫槽叫絕熱槽，豎槽叫膨脹槽絕熱槽膨脹槽（5）采用雙金屬活塞：即在活塞裙部或銷座內(nèi)嵌鑄入鋼片，以減少裙部的膨脹量。1）

恒范鋼片式：活塞銷座通過恒范鋼片與裙部相連，而恒范鋼片（含鎳33%～36%）的膨脹系數(shù)僅為鋁合金的十分之一。這樣，使裙部膨脹量大為減少。（圖2—25）活塞裙部結(jié)構(gòu)上小下大的圓錐形裙部橢圓形,長軸垂直與銷座孔方向;桶形活塞開槽活塞(5)活塞的冷卻方式1振蕩冷卻：利用連桿桿身輸送到連桿小頭的機油噴到活塞內(nèi)部的環(huán)形油槽中進(jìn)行冷卻。2噴油冷卻：在活塞頂部材料內(nèi)用石蠟鑄造出蛇行管，利用安裝在機體上的噴油嘴對蛇形管的一端噴入機油的方法，來帶走活塞頂?shù)拇蟛糠譄崃俊?強制冷卻（4）活塞銷座（1）作用：與活塞銷組成一對摩擦副，它將活塞頂部氣體作用力通過活塞銷座傳給活塞銷，然后在傳遞到連桿與曲軸。（2）要求：有足夠的強度，足夠的承壓面積和耐磨性。（3）構(gòu)造：銷座孔內(nèi)有安裝彈性卡環(huán)的卡環(huán)槽。（4）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。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。思考1、活塞連桿機構(gòu)由哪些零件組成及功用。2、汽油機的燃燒室有哪幾種及特點。3、活塞裙部結(jié)構(gòu)。（二）活塞環(huán)是具有彈性的開口環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)。工作條件：高溫、高壓、高速、極難潤滑。平均壽命：6萬公里

（1）氣環(huán)

作用：保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，再由冷卻水將其帶走。切口氣環(huán)活塞環(huán)的間隙（圖2—37）（1）

端隙Δ1：又稱開口間隙，是活塞環(huán)裝入氣缸后開口處的間隙。一般為0.25mm～0.50mm；（2）

側(cè)隙Δ2：又稱邊隙，是環(huán)高方向上與環(huán)槽之間的間隙。第一道0.04mm～0.10mm；其它氣環(huán)0.03mm～0.07mm。油環(huán)一般側(cè)隙較小，0.025mm～0.07mm；（3）背隙Δ3：是活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)背面與環(huán)槽底部的間隙。0.5mm～1mm；Δ2Δ3氣環(huán)的密封原理氣環(huán)的泵油作用氣環(huán)的泵油作用演示

氣環(huán)斷面形狀：形狀特點示意圖矩形環(huán)

結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應(yīng)用面廣扭曲環(huán)斷面不對稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲錐面環(huán)減少了環(huán)與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封。梯形環(huán)加工困難，精度要求高桶面環(huán)外圓為凸圓弧形圖2-30氣環(huán)的斷面形狀缺點是環(huán)上、下兩側(cè)平面難以精磨，工藝性差，仍有少量“泵油”現(xiàn)象。5）梯形環(huán)：如圖所示，側(cè)壓力方向的交替變化，使環(huán)槽間隙時而減小，時而增大，間隙中的結(jié)焦被擠出，避免環(huán)因粘結(jié)而折斷，常做第一道氣環(huán)?！╡）梯形環(huán)（a）間隙變化（b）受力情況圖2-32梯形環(huán)工作示意圖總結(jié)：扭曲環(huán)的優(yōu)點：a)密封性、磨合性好（線接觸）；...b)防止“泵油”現(xiàn)象；...c)形成油楔，改善潤滑；...d)提高刮油能力。...扭曲環(huán)的缺點：

a)扭轉(zhuǎn)角不超過1o，工藝性差；...

b)不可裝反，否則機油消耗率成倍增加，環(huán)上有朝上記號。...b)仍有“泵油”現(xiàn)象。...（d）錐面環(huán)優(yōu)點：

缺點：b)避免棱緣負(fù)荷，能很好適應(yīng)活塞的擺動及氣缸表面；...小錐角，不超過2o，方向不可裝反。優(yōu)缺點同扭曲環(huán)，但仍有“泵油”現(xiàn)象。...3）錐面環(huán)：4）桶面環(huán)：與氣缸壁凸圓弧面接觸。…a)活塞上下移動時均能形成油楔作用，改善潤滑；...c)密封性改善。...

a)工藝性差（凸圓弧面難加工）；...（f）桶面環(huán)（2）油環(huán)的斷面均分布若干個中間泄油孔，設(shè)計重點在于提高與氣缸壁的接觸比壓，以提高刮油能力油環(huán)的刮油作用（a）（b）油環(huán)的結(jié)構(gòu)特點：（1）油環(huán)置于最后一道環(huán)槽，背隙內(nèi)氣體壓力極低，因此，油環(huán)置于氣缸內(nèi)時，必須具有較大的初始彈力。...（2）油環(huán)種類普通油環(huán)組合式油環(huán)示意圖刮油片軸向襯環(huán)徑向襯環(huán)刮油片（三）活塞銷

作用：連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳遞給連桿。構(gòu)造：活塞銷的內(nèi)孔形狀有圓柱形，兩段截錐形，以及兩段截錐與一段圓柱的組合形?；钊N的連接方式連桿活塞銷全浮式半浮式1.全浮式（1）定義：在發(fā)動機正常工作溫度下，活塞銷在連桿小頭孔和活塞銷座孔中都能轉(zhuǎn)動。2.半浮式(1)定義：銷與銷座孔和連桿小頭兩處，一處固定，一處浮動。（一般固定連桿小頭）（四）連桿

作用：連接活塞與曲軸，并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)運動變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。連桿組件分解圖工作環(huán)境1、受力:活塞銷傳來的氣體作用力和活塞組往復(fù)運動時的慣性力。2、彎矩：由于連桿變速擺動，使連桿承受一定的彎矩。力與力矩是的大小和方向是周期性變化的。因此，連桿受到的是壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷。要求：質(zhì)量可能小的條件下有足夠的剛度和強度。加工：中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥段鍛而成，然后在進(jìn)行機械加工和熱處理。1、小頭：用來安裝活塞銷，以連接活塞。（噴油孔）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。

構(gòu)造連桿大頭的連接形式平分式斜分式(2)斜切口定位方式

止口定位：優(yōu)點是工藝簡單；缺點是定位不大可靠(1)切口形式：有平切口和斜切口兩種。

套筒定位：是在連桿蓋的每一個螺栓孔中壓配一個剛度大而且剪切強度高的短套筒．

鋸齒定位：優(yōu)點是鋸齒接觸面積大，貼合緊密，定位可靠，結(jié)構(gòu)緊湊；缺點是對齒距公差要求嚴(yán)格。五、連桿軸承（俗稱小瓦）1、作用保護(hù)連桿軸頸及連桿大頭孔。

2.組成：由鋼背和減磨層組成。鋼背由1mm～3mm的低碳鋼制成。減磨層為0.3mm～0.7mm的減磨合金，層質(zhì)較軟能保護(hù)軸頸。減磨合金層油槽潤滑定位凸鍵V型發(fā)動機連桿的布置形式并列式主副式叉式1、并列式優(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。2、主副連桿式

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。3、叉型連桿式

優(yōu)點：運動規(guī)律相同缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，剛度較低。學(xué)習(xí)任務(wù)2

曲軸飛輪組一、曲軸飛輪組的組成起動爪正時齒輪主軸瓦皮帶輪扭轉(zhuǎn)減振器飛輪飛輪螺栓曲軸二、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?。還用來驅(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。

3、結(jié)構(gòu)：前端軸連桿軸頸曲軸軸頸后端軸平衡重曲拐曲拐：由一個連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構(gòu)成。曲柄曲軸的結(jié)構(gòu)曲拐：由主軸頸、連桿軸頸、曲柄組成曲軸的分類全支承：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。主軸頸＝氣缸數(shù)÷2＋1：非全支承曲軸平衡重平衡重的作用：平衡離心慣性力和力矩，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減小軸承載荷。平衡重的位置：曲柄的反方向上（或其背面）平衡重的類型：整體式、裝配式桑塔納轎車發(fā)動機曲軸飛輪組(1)前端軸與后端軸作用：前端軸用來安裝正時齒輪、皮帶輪及起動爪等；后端軸有凸緣盤，用來安裝飛輪。（2）前后端的密封：曲軸前后端都伸出曲軸箱，為了防止?jié)櫥脱剌S頸流出，在曲軸前后都設(shè)有防漏裝置。曲軸的潤滑潤滑方式：壓力潤滑相應(yīng)結(jié)構(gòu)：曲柄銷和主軸頸的空心結(jié)構(gòu)主軸頸、曲柄銷和軸瓦上的油道曲軸的軸向定位（1）

原因發(fā)動機工作時,曲軸經(jīng)常受到離合器施加于飛輪的軸向力作用而有軸向串動的趨勢。故必須用推力軸承加以限制。（2）

安裝注意只能有一處軸向定位。兩種：翻邊軸瓦的翻邊部分；單制的具有減摩合金層的止推片。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.止推軸承三、曲拐的布置（1）一般規(guī)律

1）各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。2）連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠(yuǎn)些，最好是在發(fā)動機的前半部和后半部交替進(jìn)行。3）V型發(fā)動機左右氣缸盡量交替作功。4）曲拐布置盡可能對稱、均勻以使發(fā)動機工作平衡性好。（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。3）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3）V型四沖程八缸發(fā)動機曲軸曲拐布置四、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)動機的動力傳給離合器。（二）構(gòu)造

飛輪邊緣部分做的厚些，可以增大轉(zhuǎn)動慣量齒圈在發(fā)動機起動時與起動機齒輪嚙合，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。一缸上止點記號作用是：調(diào)整點火正時飛輪一般中間尺寸較薄，邊緣較厚。為