第3章 機(jī)體組及曲柄連桿機(jī)構(gòu).ppt

1、第二章 機(jī)體組及曲柄連桿機(jī)構(gòu),第一節(jié) 概述,功用： 曲柄連桿機(jī)構(gòu)是把燃?xì)庾饔迷诨钊斏系牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩,以向工作機(jī)械輸出機(jī)械能。 組成： 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要零件可以分為三組 機(jī)體組 活塞連桿組 曲軸飛輪組。,工作條件： 高溫（2500K以上） 高壓（59MPa） 高速(30006000r/min) (100200沖程/秒) (線速度大) 化學(xué)腐蝕(如氣缸、氣缸蓋、活塞組等),曲柄連桿機(jī)構(gòu)：高壓、變速運(yùn)動 作用力（ 復(fù)雜）： 氣體作用力 往復(fù)慣性與離心力 摩擦力 外界阻力,（1）氣體作用力 Gas force,四個(gè)沖程：氣體壓力始終存在。 進(jìn)氣、排氣兩沖程：氣體壓力較小，對機(jī)件影響不大。 作

2、功和壓縮兩沖程：氣體作用力大,作功沖程 (Power stroke)： 氣體壓力推動活塞向下運(yùn)動的力。 高壓燃?xì)庵苯幼饔迷诨钊敳俊?Fp活塞活塞銷Fp1、Fp2 Fp1連桿曲柄銷R、S。 R曲柄方向主軸頸與主軸承壓緊 S垂直方向(壓緊力)轉(zhuǎn)矩T旋轉(zhuǎn) Fp2側(cè)壓力翻倒機(jī)體下部應(yīng)支承,壓縮沖程 (Compression Stroke) 氣體壓力：阻礙活塞向上運(yùn)動 Fp Fp1、Fp2 Fp1 R，S R 壓緊力；S 旋轉(zhuǎn)阻力矩T， Fp2 將活塞壓向氣缸的另一側(cè)壁。,（2）往復(fù)慣性力與離心力 Parts inertia and centrifugal force 往復(fù)運(yùn)動的物體，當(dāng)運(yùn)動速度變化時(shí)

3、，就要產(chǎn)生往復(fù)慣性力。 物體繞某一中心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，就會產(chǎn)生離心力。,活塞和連桿小頭 往復(fù)直線運(yùn)動，速度高、不斷變化 上止點(diǎn)下止點(diǎn)，速度變化規(guī)律： 零增大最大(臨近中間)減小零 活塞向下運(yùn)動: 前半行程加速運(yùn)動，慣性力向上，F(xiàn)j； 后半行程減速運(yùn)動，慣性力向下，F(xiàn)j 活塞向上運(yùn)動: 前半行程慣性力向下 后半行程慣性力向上,往復(fù)慣性力與離心力 Parts inertia and centrifugal force,往復(fù)慣性力 (Parts inertia force),活塞、活塞銷和連桿小頭 質(zhì)量大、轉(zhuǎn)速大往復(fù)慣性力大 使曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各零件和所有軸頸承受周期性的附加載荷，加快軸承的磨損； 末被

4、平衡的變化著的慣性力傳到氣缸體后，還會引起發(fā)動機(jī)的振動。,離心力 (Parts centrifugal force)： 偏離軸線的曲柄、曲柄銷和連桿大頭 方向沿曲柄半徑向外 大小曲柄半徑、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量、轉(zhuǎn)速。 半徑長、質(zhì)量大、轉(zhuǎn)速高 離心力大。 垂直方向分力與往復(fù)慣性力方向一致，加劇了發(fā)動機(jī)的上、下振動。 水平方向分力使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生水平方向振動。 離心力使連桿大頭的軸瓦和曲柄銷，曲軸主軸頸及其軸承受到又一附加載荷，增加它們的變形和磨損。,（3）摩擦力 (Friction),摩擦力是任何一對互相壓緊并作相對運(yùn)動的零件表面之間必定存在的，其最大值決定于上述各種力對摩擦面形成的正壓力和摩擦系數(shù)。,(4)

5、受力與變形 (Force and distortion),壓縮 拉伸 彎曲 扭轉(zhuǎn),主要由氣缸體、氣缸蓋、氣缸蓋襯墊以及油底殼等組成。 缸體是構(gòu)成發(fā)動機(jī)的骨架，是發(fā)動機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動機(jī)的所有主要零件和附件，承受各種載荷。 缸體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。,第二節(jié) 機(jī)體組,水冷發(fā)動機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體-曲軸箱，也可簡稱為缸體。 缸體用灰鑄鐵或鋁合金等材料鑄成。氣缸體上部的圓柱形空腔稱缸套；下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動的空間。 在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋，冷卻水套和潤滑油道等。,一.氣缸體 Engine Block,氣缸體結(jié)構(gòu)形式分三種

6、(Engine block type)：,一般式氣缸體 油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。機(jī)體結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便，但剛度和強(qiáng)度一般。 (2) 龍門式氣缸體 油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心， 強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的機(jī)械負(fù)荷；但加工困難。,(3) 隧道式氣缸體 曲軸主軸承孔為整體式，采用滾動軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。 結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好，加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。,水冷：用冷卻液來冷卻，水冷發(fā)動機(jī)的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。 風(fēng)冷：

7、用空氣來直接冷卻。,缸體冷卻方式有兩種 (Cooling method for engine block)：,直列式發(fā)動機(jī) V型發(fā)動機(jī)：雙列式發(fā)動機(jī)左右兩列氣缸中心線的夾角180 對置式發(fā)動機(jī)：=180,氣缸排列形式有三種(Cylinder Arrangement)：, 直列式發(fā)動機(jī) (In-line),對置式發(fā)動機(jī) (Flat), V型發(fā)動機(jī) (V Type),無缸套氣缸：氣缸直接鏜在氣缸體上。整體式氣缸強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的載荷，這種氣缸對材料要求高，成本高。 氣缸套：制造成單獨(dú)的圓筒形氣缸套再裝到氣缸體內(nèi)。氣缸套采用耐磨的合金鑄鐵或合金鋼制成，缸體可用價(jià)格較低的一般材料制造，從而降

8、低了制造成本。同時(shí)，氣缸套可以從氣缸體中取出，因而便于修理和更換，并可大大延長氣缸體的使用壽命。 氣缸套有兩種： 干式 (Dry)：不直接與冷卻液接觸，壁厚一般為13mm。 濕式 (Wet)：與冷卻液直接接觸，壁厚一般為59mm 。,氣缸套 (Cylinder sleeves),二. 氣缸蓋 Cylinder Head,動 畫,功能 (Function)： 氣缸蓋安裝在氣缸體的上面，密封氣缸上部并與活塞頂部和氣缸一起構(gòu)成燃燒室。 工作環(huán)境 (Work environment) 它經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|，因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。水冷發(fā)動機(jī)的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套，缸蓋下端面的冷卻水孔與

9、缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分。尤其是鼻梁區(qū)熱應(yīng)力很高。,材料 (Material) ： 導(dǎo)熱性好，機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度高，鑄造性能好。氣缸蓋一般用灰鑄鐵，合金鑄鐵或者鋁合金等鑄成。,鼻梁區(qū)：在進(jìn)、排氣門口之間，以及進(jìn)、排氣門口與汽油機(jī)的火化塞之間； 在進(jìn)、排氣門口之間，以及進(jìn)、排氣門口與柴油機(jī)的噴油器之間。,汽油機(jī)的燃燒室由活塞頂部和氣缸蓋上相應(yīng)的凹部空間組成。因此氣缸蓋是汽油機(jī)燃燒室的重要組成部分。 由于汽油機(jī)和柴油機(jī)的燃燒方式不同，其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。 汽油機(jī)的燃燒室主要在氣缸蓋的凹坑，而柴油機(jī)的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。,汽油機(jī)燃燒室 (Combus

10、tion chamber for gasoline engines),汽油機(jī)燃燒室常見的三種形式 (Three common types of combustion chamber),(1)楔形燃燒室 (Wedge) 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，散熱面積和熱損失也小，能保證良好的渦流運(yùn)動，有利于提高混合氣的混合質(zhì)量。配氣機(jī)構(gòu)簡單，但火花塞置于楔形燃燒室高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長。 (2)盆形燃燒室 (Basin) 氣缸蓋工藝性好，制造成本低，但因氣門直徑易受限制，進(jìn)、排氣效果要比半球形燃燒室差。 (3)半球形燃燒室 (hemisphere) 結(jié)構(gòu)較前兩種更緊湊，火花塞布置在燃燒室中央，火焰行程短，故燃燒速率高，散

11、熱少，熱效率高。這種燃燒室結(jié)構(gòu)上也允許氣門雙行排列，進(jìn)氣口直徑較大，故充氣效率較高，雖然使配氣機(jī)構(gòu)變得較復(fù)雜，但有利于排氣凈化，在轎車發(fā)動機(jī)上被廣泛地應(yīng)用。,各類型燃燒室的特點(diǎn) (Three common types of combustion chamber),汽油機(jī)進(jìn)排氣道位于缸蓋同側(cè)以利于預(yù)熱進(jìn)氣混合氣 柴油機(jī)進(jìn)排氣道便于缸蓋兩側(cè)，以降低進(jìn)氣溫度，提高充氣效率,氣缸墊 (Gasket),氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣、漏水和漏油。,氣缸墊的材料要有一定的彈性，能補(bǔ)償結(jié)合面的不平度，以確保密封，同時(shí)要有好的耐熱性和耐壓性，在高溫高壓下不燒損、

12、不變形。 應(yīng)用較多的是金屬(銅皮)-石棉結(jié)構(gòu)的氣缸墊，由于金屬(銅皮)-石棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮，壓緊時(shí)較之石棉不易變形。有的發(fā)動機(jī)還采用在石棉中心用編織的鋼絲網(wǎng)或有孔鋼板為骨架，兩面用石棉及橡膠粘結(jié)劑壓成的氣缸墊。,油底殼 (Oil Pan),儲存潤滑油 密封曲軸箱：與缸體的曲軸箱部分一起封閉曲軸箱。,油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動機(jī)的總體布置和機(jī)油的容量。 油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顛動時(shí)油面波動過大。 油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動機(jī)的磨損。 在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?第三節(jié)

13、 活塞連桿組,組成： 活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸承組成。 功用： 將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時(shí)將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對外輸出的扭矩，以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動。,功用 (Function)： 承受氣缸中的氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)，活塞頂部還是燃燒室的組成部分。 工作條件： 高溫、高速、高壓、潤滑不良,動畫,一 活塞 (Piston),要求 (Requirement)： (1) 要有足夠的剛度和強(qiáng)度，傳力可靠； (2) 導(dǎo)熱性能好，要耐高壓、耐高溫、耐磨損； (3) 質(zhì)量小，重量輕，盡可能地減小往復(fù)慣性力 (4) 較高的加工精度。,構(gòu)造 (Par

14、ts)： 活塞可分為三部分，活塞頂部(Top)、活塞頭部(Head)和活塞裙部(Skirt)。,動畫,一 活塞 (Piston),（1）活塞頂部 (Piston Top),活塞頂部承受氣體壓力，它是燃燒室的組成部分，其形狀、位置、大小都和燃燒室的具體形式有關(guān)，都是為滿足可燃混合氣形成和燃燒的要求。 頂部形狀可分為四大類：平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞和成型頂活塞。,動畫,（2）活塞頭部 (Piston Head),指活塞環(huán)槽以上的部分。它有數(shù)道環(huán)槽，用以安裝活塞環(huán)，起密封作用。,（2）活塞頭部 (Piston Head),柴油機(jī)壓縮比高，一般有四道環(huán)槽，上部三道安裝氣環(huán)，下部安裝油環(huán)。 汽油機(jī)一

15、般有三道環(huán)槽，其中有兩道氣環(huán)槽和一道油環(huán)槽，在油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向小孔，使被油環(huán)從氣缸壁上刮下的機(jī)油經(jīng)過這些小孔流回油底殼。 第一道環(huán)槽工作條件最惡劣，一般應(yīng)離頂部較遠(yuǎn)些。 活塞頂部吸收的熱量主要也是經(jīng)過防漏部通過活塞環(huán)傳給氣缸壁，再由冷卻水傳出去。 活塞頭部的作用 (Function)： 承受氣體壓力，并傳給連桿； 除了用來安裝活塞環(huán)外，還有密封作用和傳熱作用，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)，同時(shí)還將(7080)%的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。,（3） 活塞裙部 (Piston Skirt),活塞裙部對活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。裙部的長短取決于側(cè)壓力

16、的大小和活塞直徑。 側(cè)壓力是指在壓縮行程和作功行程中，作用在活塞頂部的氣體壓力的水平分力使活塞壓向氣缸壁。壓縮行程和作功行程氣體的側(cè)壓力方向正好相反，由于燃燒壓力大大高于壓縮壓力，所以，作功行程中的側(cè)壓力也大大高于壓縮行程中的側(cè)壓力。活塞裙部承受側(cè)壓力的兩個(gè)側(cè)面稱為推力面，它們處于與活塞銷軸線相垂直的方向上。,（3） 活塞裙部 (Piston Skirt),結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： (Types of piston skirt),（1）預(yù)先做成橢圓形,（2）預(yù)先做成階梯形、錐形,（3）活塞裙部開槽,（4）有些活塞為了減輕重量，在裙部開孔或把裙部不受側(cè)壓力的兩邊切去一部分，以減小慣性力，減小銷座附近的熱變形量

17、，形成拖板式活塞或短活塞，拖板式結(jié)構(gòu)裙部彈性好，質(zhì)量小，活塞與氣缸的配合間隙較小，適用于高速發(fā)動機(jī)。,（5）為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量，有些汽油機(jī)活塞在活塞裙部或銷座內(nèi)嵌入鋼片。恒范鋼片式活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，由于恒范鋼為含鎳33%36%的低碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的1/10，而銷座通過恒范鋼片與裙部相連，牽制了裙部的熱膨脹變形量。,（6）有的汽油機(jī)上，活塞銷孔中心線是偏離活塞中心線平面的，向作功行程中受主側(cè)壓力的一方偏移了12mm。這種結(jié)構(gòu)可使活塞在從壓縮行程到作功行程中較為柔和地從壓向氣缸的一面過渡到壓向氣缸的另一面，以減小敲缸的聲音。在安裝時(shí)，這種活塞銷偏置的方向不能裝反，否則

18、換向敲擊力會增大，使裙部受損。,具有彈性的開口環(huán)，有氣環(huán)和油環(huán)之分。,二 活塞環(huán) (Piston rings),氣環(huán) (Compression rings),油環(huán) (Oil rings),作用 (Function),氣環(huán) (Compression rings) ： 氣環(huán)開有切口，具有彈性，在自由狀態(tài)下外徑大于氣缸直徑，它與活塞一起裝入氣缸后，外表面緊貼在氣缸壁上，形成第一密封面，被封閉的氣體不能通過環(huán)周與氣缸之間，便進(jìn)入了環(huán)與環(huán)槽的空隙，一方面把環(huán)壓到環(huán)槽端面形成第二密封面，同時(shí)，作用在環(huán)背的氣體壓力又大大加強(qiáng)了第一密封面的密封作用，氣環(huán)密封效果一般與氣環(huán)數(shù)量有關(guān)，汽油機(jī)一般采用2道氣環(huán)，柴油

19、機(jī)一般多采用3道氣環(huán)。 保證活塞與氣缸壁間的密封； 防止氣缸中的高溫、高壓燃?xì)獯罅柯┤肭S箱； 將活塞頂部的大部分熱量傳導(dǎo)到氣缸壁，再由冷卻水或空氣帶走。,環(huán)的外圓柱面中間加工有凹槽，槽中鉆有小孔或開切槽; 當(dāng)活塞向下運(yùn)動時(shí)，將缸壁上多余機(jī)油刮下，通過小孔或切槽流回曲軸箱； 當(dāng)活塞上行時(shí)，刮下的機(jī)油仍通過回油孔流回曲軸箱。有些普通環(huán)還在其外側(cè)上邊制有倒角，使環(huán)在隨活塞上行時(shí)形成油楔，可起均布潤滑油的作用，下行刮油能力強(qiáng)，減少了潤滑油的上竄。 用來刮除氣缸壁上多余的機(jī)油，并在氣缸壁上鋪涂一層均勻的機(jī)油膜，這樣既可以防止機(jī)油竄入氣缸燃燒，又可以減小活塞、活塞環(huán)與氣缸的磨損和摩擦阻力。 油環(huán)起到封氣

20、的輔助作用。,油環(huán) (Oil rings),活塞環(huán)的工作環(huán)境 (Work environment of piston rings)：,（1）活塞環(huán)工作時(shí)受到氣缸中高溫、高壓燃?xì)獾淖饔?，其溫度較高(尤其是第一環(huán)、溫度可高達(dá)600K)。 （2）活塞環(huán)在氣缸內(nèi)作高速運(yùn)動，加上高溫下機(jī)油可能變質(zhì)，使環(huán)的潤滑條件變壞，難以保證液體潤滑，因此磨損嚴(yán)重。 （3）由于氣缸壁的錐度和橢圓度，活塞環(huán)隨同活塞在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動時(shí)，沿徑向會產(chǎn)生一張一縮的運(yùn)動，使環(huán)受到交變彎曲應(yīng)力作用而容易折斷。 總之，在高溫、高壓、高速以及潤滑困難的條件下工作的活塞環(huán)是發(fā)動機(jī)所有零件中工作壽命最短的。 當(dāng)活塞環(huán)磨損到失效時(shí)，將出現(xiàn)發(fā)

21、動機(jī)起動困難，功率不足，曲軸箱壓力升高，通風(fēng)系統(tǒng)嚴(yán)重冒煙，機(jī)油消耗增大，排氣冒藍(lán)煙，燃燒室、活塞等表面嚴(yán)重積炭等不良狀況。,活塞環(huán)的材料 (Material of piston rings)：,目前廣泛應(yīng)用的活塞環(huán)材料是合金鑄鐵(在優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵中加入少量銅、鉻、鉑等合金元素)。 隨著發(fā)動機(jī)的強(qiáng)化，活塞環(huán)特別是第一環(huán)，承受著很大的沖擊負(fù)荷，因此要求材料除了耐熱、耐磨以外，還應(yīng)有高的強(qiáng)度和沖擊韌性。,第一道氣環(huán)的工作表面一般都鍍上多孔性鉻。 多孔性鉻層硬度高，并能貯存少量機(jī)油，以改善潤滑條件，使環(huán)的使用壽命提高23倍。 其余氣環(huán)一般鍍錫或磷化，以改善磨合性能。 還可用噴銅來提高活塞環(huán)的耐磨性。 在高

22、速強(qiáng)化的柴油機(jī)上，還可以來用鋼片環(huán)來提高彈力和沖擊韌性。用粉末冶金的金屬陶瓷和聚四氟乙烯制造的活塞環(huán)也獲得試用。,功用(Function)-連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體壓力傳給連桿。,三 活塞銷 (Piston pin),工作條件(Work environment of piston pin)： 活塞銷在高溫下周期地承受很大的沖擊載荷，其本身又作擺轉(zhuǎn)運(yùn)動，而且處于潤滑條件很差的情況下工作，因此，要求活塞銷具有足夠的強(qiáng)度和剛度，表面韌性好，耐磨性好，重量輕。 材料(Material of piston pin) ：采用低碳鋼和低碳合金鋼制成，外表面經(jīng)滲碳淬火處理以提高硬度，精加工后進(jìn)行磨

23、光，有較高的尺寸精度和表面光潔度。,結(jié)構(gòu) (Type)：活塞銷一般都做成空心圓柱體。活塞銷的內(nèi)孔有三種形狀： a 圓柱形；b 兩段截錐與一段圓柱組合；c 兩段截錐形。 圓柱形孔結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，但從受力角度分析，中間部分應(yīng)力最大，兩端較小，所以這種結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大，往復(fù)慣性力大；為了減小質(zhì)量，減小往復(fù)慣性力，活塞銷做成兩段截錐形孔，接近等強(qiáng)度梁，但孔的加工較復(fù)雜；組合形孔的結(jié)構(gòu)介于二者之間。,功用 (Function)： 連接活塞與曲軸，把活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并將活塞承受的氣體壓力傳給曲軸。 連桿小頭通過活塞銷與活塞相連，連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。,四. 連桿 Connect

24、ing Rod,工作條件 (Work environment of Connecting Rod)： 連桿工作時(shí)，承受活塞頂部氣體壓力和慣性力的作用，而這些力的大小和方向都是周期性變化的。因此，連桿受到的是壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷。這就要求連桿強(qiáng)度高，剛度大，重量輕。 材料 (Material of Connecting Rod)： 連桿一般都采用中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成，然后經(jīng)機(jī)加工和熱處理,連桿結(jié)構(gòu) (Parts)： 分為三個(gè)部分：即連桿小頭，連桿桿身和連桿大頭(包括連桿蓋)。連桿小頭與活塞銷相連。,連桿桿身通常做成“工字形斷面，抗彎強(qiáng)度好，重量輕，大圓弧過渡，且上小下大，采用壓力

25、法潤滑的連桿，桿身中部都制有連通大、小頭的油道。,連桿桿身 (Body),第三節(jié) 活塞連桿組,組成： 活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸承組成。 功用： 將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時(shí)將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對外輸出的扭矩，以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動。,連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，大頭有整體式和分開式兩種。一般都采用分開式，分開式又分為平分和斜分兩種。,連桿大頭 (Big end),平分分面與連桿桿身軸線垂直，汽油機(jī)多采用這種連桿。因?yàn)椋话闫蜋C(jī)連桿大頭的橫向尺寸都小于氣缸直徑，可以方便地通過氣缸進(jìn)行拆裝，故常采用平切口連桿。 斜分分面與連桿桿身軸線成3060夾角。柴油

26、機(jī)多采用這種連桿。因?yàn)?，柴油機(jī)壓縮比大，受力較大，曲軸的連桿軸頸較粗，相應(yīng)的連桿大頭尺寸往往超過了氣缸直徑，為了使連桿大頭能通過氣缸，便于拆裝，一般都采用斜切口，最常見的是45夾角。,連桿軸瓦 ( Bush),軸瓦分上、下兩個(gè)半片，目前多采用薄壁鋼背軸瓦，在其內(nèi)表面澆鑄有耐磨合金層。耐磨合金層具有質(zhì)軟，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨損等特點(diǎn)。耐磨合金常采用的有巴氏合金，銅鉛合金，高錫鋁合金。連桿軸瓦的背面有很高的光潔度。半個(gè)軸瓦在自由狀態(tài)下不是半圓形，當(dāng)它們裝入連桿大頭孔內(nèi)時(shí)，又有過盈，故能均勻地緊貼在大頭孔壁上，具有很好的承受載荷和導(dǎo)熱的能力，并可以提高工作可靠性和延長使用壽命。

27、,為了減小摩擦阻力和曲軸連桿軸頸的磨損，連桿大頭孔內(nèi)裝有瓦片式滑動軸承，簡稱連桿軸瓦。,連桿螺栓 ( Bolt),第四節(jié) 曲軸飛輪組,主要由曲軸、飛輪和一些附件組成。,動 畫,起動爪,正時(shí)齒輪,主軸瓦,皮帶輪,扭轉(zhuǎn)減振器,飛輪,曲軸,一 曲軸 (Crankshaft),功用 (Function)： 承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本身軸線的力矩，并對外輸出轉(zhuǎn)矩。 工作環(huán)境 (Work environment ) 在發(fā)動機(jī)工作中旋轉(zhuǎn)，受旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力，周期性變化的氣體壓力和往復(fù)慣性力的共同作用，使曲軸承受彎曲與扭轉(zhuǎn)載荷，要求曲軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度，各工作表面要耐磨而且潤滑良好。,材料 (Ma

28、terial) ： 曲軸一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成。為提高耐磨性和耐疲勞強(qiáng)度，軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，并經(jīng)精磨加工，以達(dá)到較高的表面硬度和表面粗糙度的要求。,曲軸主要由三部分組成 (Main Parts)： 曲軸的前端(或稱自由端)； 若干個(gè)曲柄銷和它左右兩端的曲柄臂，以及前后兩個(gè)主軸頸組成的曲拐； 曲軸后端(或稱功率輸出端)。,曲軸的曲拐數(shù)取決于氣缸的數(shù)目和排列方式。 直列式發(fā)動機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)； V型發(fā)動機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。,曲軸的支承,按照曲軸的主軸頸數(shù)，可以把曲軸分為兩種： 全支承曲軸-在相鄰的兩個(gè)曲拐之間，都設(shè)置一個(gè)主軸頸的曲軸，稱為全支承曲軸； 直列

29、式發(fā)動機(jī)的全支承曲軸，其主軸頸總數(shù)(包括曲軸前端和后端的主軸頸)比氣缸數(shù)多一個(gè)；V型發(fā)動機(jī)的全支承曲軸，其主軸頸總數(shù)比氣缸數(shù)的一半多一個(gè)。 非全支承曲軸,全支承曲軸的優(yōu)點(diǎn)：可以提高曲軸的剛度和彎曲強(qiáng)度，并且可減輕主軸承的載荷。 其缺點(diǎn)：曲軸的加工表面增多，主軸承數(shù)增多，使機(jī)體加長。 兩種型式的曲軸，均可用于汽油機(jī)， 柴油機(jī)一般多采用全支承曲軸，這是因?yàn)槠漭d荷較大的緣故。,多缸發(fā)動機(jī)的曲軸一般做成整體式的。 連桿大頭為整體式的某些小型汽油機(jī)或采用滾動軸承作為曲軸主軸承的發(fā)動機(jī)，必須采用組合式曲軸，即將曲軸的各部分分段加工，然后組合成整個(gè)曲軸。,曲柄銷 (Connecting rod journa

30、ls) 曲柄銷不少做成空心的，目的在于減小質(zhì)量和離心力。 從主軸承經(jīng)曲柄孔道輸來的機(jī)油就貯存在此空腔中，曲柄銷與軸瓦上鉆有徑向孔與此油腔相通。 有的結(jié)構(gòu)中，在此小孔內(nèi)插入一個(gè)吸油管，管口位于油腔中心。 這樣，當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)入油腔的機(jī)油在離心力作用下，將較重的雜質(zhì)甩向油腔壁，油腔中心的清潔機(jī)油就經(jīng)吸油管流到曲柄銷工作表面。為了防止吸油管堵塞，應(yīng)按時(shí)清除雜質(zhì)。 直列式發(fā)動機(jī)連桿軸頸數(shù)目與氣缸數(shù)相同；V型發(fā)動機(jī)連桿軸頸數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。,平衡重 (Balance weight),功用： 為了減輕主軸承負(fù)荷，改善其工作條件，一般都在曲柄的相反方向設(shè)置平衡重。用來平衡發(fā)動機(jī)不平衡的離心力和離心力矩，

31、有時(shí)還用來平衡一部分往復(fù)慣性力。 對于四缸、六缸等多缸發(fā)動機(jī)，由于曲柄對稱布置，往復(fù)慣性力和離心力及其產(chǎn)生的力矩，從整體上看都能互相平衡。 但曲軸的局部卻受到彎曲作用。,曲柄臂 (Crankshaft arm),功用： 連接主軸頸與連桿軸頸，具有平衡重。,第一和第四曲柄銷的離心力F1、F4與第二和第三曲柄銷的離心力F2和F3因大小相等，方向相反而互相平衡。 F1和F2形成的力偶矩M1-2與F3和F4形成的力偶矩M3-4也能互相平衡。 兩力偶矩都給曲軸造成了彎曲載荷。 曲軸若剛度不夠就會產(chǎn)生彎曲變形，引起主軸頸和軸承偏磨。,般四缸發(fā)動機(jī)設(shè)置四塊平衡重； 六缸發(fā)動機(jī)可設(shè)置四塊、六塊、八塊平衡重，甚

32、至在所有曲柄下均設(shè)有平衡重。,曲軸前端 (Front end) 裝有驅(qū)動配氣凸輪軸的正時(shí)齒輪4，驅(qū)動風(fēng)扇和水泵的皮帶輪7以及防止機(jī)油泄露的油封等。,曲軸后端 (Rear end) 安裝飛輪，功率輸出。,曲軸后端,（5）前端軸和后端軸,前端軸：安裝正時(shí)齒輪及附件（皮帶盤等）,曲軸的前端,7,兩止推軸承白金合面相背,曲軸向前移,動，后止推軸承,與曲軸臂端面摩,擦；軸向后移動，,前止推軸承與正,時(shí)齒輪端面摩擦。,5,曲軸與氣缸發(fā)火順序 (Cylinder number and Firing order),曲軸的形狀和各曲拐的相對位置(即曲拐的布置)，取決于-缸數(shù)、氣缸排列方式(單列或V型等)和發(fā)火次

33、序(即各缸的作功沖程交替次序)。,在安排多缸發(fā)動機(jī)的發(fā)火次序時(shí)，應(yīng)注意： 使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠(yuǎn)，以減輕主軸承的載荷，同時(shí)避免可能發(fā)生的進(jìn)氣重疊現(xiàn)象(即相鄰兩缸進(jìn)氣門同時(shí)開啟)以免影響充氣； 作功間隔應(yīng)力求均勻，就是說，在發(fā)動機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個(gè)氣缸都應(yīng)發(fā)火作功一次，而且各缸發(fā)火的間隔時(shí)間(以曲軸轉(zhuǎn)角表示，稱為發(fā)火間隔角)應(yīng)力求均勻。 V型發(fā)動機(jī)左右兩列汽缸應(yīng)交替發(fā)火 對缸數(shù)為i的四行程發(fā)動機(jī)而言，發(fā)火間隔角為720/i，即曲軸每轉(zhuǎn)720/i時(shí)，就應(yīng)有一缸作功，以保證發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。,四沖程直列四缸發(fā)動機(jī)發(fā)火次序(Firing order of 4-cylinders engine), 發(fā)火間隔角應(yīng)為720/4180 其曲拐布置如圖示，四個(gè)曲拐布置在同一平面內(nèi) 發(fā)火次序有兩種可能的排列法，即1243或l342。 工作循環(huán)如表2l、22所示。,