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汽車發(fā)動機構造 順德職業(yè)技術學院機電工程系張斌2004年8月 第三章曲柄連桿機構 機體組活塞連桿組曲軸飛輪組 3 1概述 一 功用將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉變?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的旋轉運動而對外輸出動力 二 組成1 機體組2 活塞連桿組3 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 汽車行駛中產(chǎn)生的沖擊力 3 2機體組 機體組組成 曲軸箱 氣缸體 氣缸墊 氣缸蓋 氣缸 油道和水道 油底殼 一 氣缸體與曲軸箱 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 2 氣缸體的分類 一汽奧迪100汽車發(fā)動機氣缸體 油底殼安裝平面和曲軸旋轉中心在同一高度 油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉中心 氣缸體上曲軸的主軸承孔為整體式 1 按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分為 2 根據(jù)冷卻方式不同 1 水冷2 風冷 散熱片 風冷氣缸體和氣缸蓋 3 根據(jù)氣缸的排列方式 結構簡單 加工容易 但發(fā)動機長度和高度較大 縮短了機體的長度和高度 增加了剛度 減輕了發(fā)動機的重量 形狀復雜 加工困難 高度小 總體布置方便 對置氣缸式發(fā)動機 4 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 5 干缸套和濕缸套 強度和剛度都較好 加工復雜 拆裝不便 散熱不良 散熱良好 冷卻均勻 加工容易 強度和剛度不如干缸套 易漏水 性能如何 二 曲軸箱 1 概念 曲軸箱 氣缸體下部用來安裝曲軸的部分 2 結構 上軸箱與氣缸體鑄成一體下軸箱貯存潤滑油 油底殼 3 材料 薄鋼板沖壓 桑塔納發(fā)動機油底殼 三 氣缸蓋 功用 密封氣缸的上部 與活塞 氣缸等共同構成燃燒室 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 氣缸墊 氣缸蓋 氣缸蓋罩 襯墊 安裝火花塞 二 燃燒室 九 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3 安裝時注意方向 3 3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使曲軸旋轉 2 工作環(huán)境 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 活塞頂部承受最高可達3 5MPa 汽油機 的壓力 使之變形 破壞配合聯(lián)結 3 材料 鋁合金 質量小導熱性好 灰鑄鐵 3 結構 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 活塞頂分類 結構簡單 制造容易 受熱面積小 應力分布較均勻 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 第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分 氣環(huán)槽 油環(huán)槽 工作條件最惡劣 應離頂部遠些 1 安裝活塞環(huán) 與活塞環(huán)一起密封氣缸 2 防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi) 3 將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁 作用 活塞銷孔 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)的往復運動起導向作用 并承受側壓力 防治破壞油膜 裙部表面的保護 1 鍍錫油膜破壞時 起潤滑作用 又可加速磨合作用 2 涂石墨 柴油機 易脆斷可加速磨合 自潤滑 3 表面粗糙化有規(guī)律的粗糙化 可加速磨合 溝谷可存機油潤滑 4 活塞形狀 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 銷座方向 裙部受側壓力的作用 導致活塞發(fā)生變形 工作時向里變形 桶形 不受壓力的部分 去掉后可以減輕質量 開槽活塞 汽油機 絕熱槽 膨脹槽 圓槽 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) 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 2 油環(huán) 刮油片 軸向襯環(huán) 徑向襯環(huán) 刮油片 油環(huán)的刮油作用 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 活塞銷的連接方式 連桿 活塞銷 全浮式 半浮式 活塞銷的偏置 使活塞從壓縮行程到作功行程柔和的從氣缸的一邊過渡到另一邊 減少敲缸的聲音 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 使活塞的往復運動變成曲軸的旋轉運動 連桿組件分解圖 V型發(fā)動機連桿的布置形式 并列式 主副式 叉式 連桿軸瓦 定位凸鍵 油槽潤滑 減磨合金層 連桿大頭的連接形式 平分式 斜分式 3 4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變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵?還用來驅動發(fā)動機的配氣機構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 結構 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成 曲柄 桑塔納轎車發(fā)動機曲軸飛輪組 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)動機運轉平穩(wěn) 2 連續(xù)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 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 四 曲軸扭轉減振器 一 扭轉振動自由扭轉振動強迫扭轉振動 共振 功率損失 曲軸扭轉變形甚至扭斷 正時齒輪產(chǎn)生沖擊噪聲等 臨界轉速 發(fā)生共振時的轉速 二 扭轉減振器 皮帶盤 慣性盤 橡膠墊 減振器圓盤 皮帶輪轂 曲軸前端 功用 吸收曲軸扭轉振動的能量 消減扭轉振動 當曲軸發(fā)生扭轉振動時 力圖保持等速轉動的慣性盤便與橡膠層發(fā)生了內(nèi)摩擦 從而消耗了扭轉振動的能量 消減了扭振 橡膠摩擦式扭轉減振器 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 帶動曲柄連桿機構越過上 下止點 保證曲軸的旋轉角速度和輸出轉矩盡可能均勻 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 構造 飛輪邊緣部分做的厚些 可以增大轉動慣量 齒圈在發(fā)動機起動時與起動機齒輪嚙合