《曲柄兩桿機(jī)構(gòu)》PPT課件.ppt

1、第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu),機(jī)體組,活塞連桿組,曲軸飛輪組,概述,2.1 概 述,將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動的機(jī)械能，再通過連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而對外輸出動力。,1、機(jī)體組 2、活塞連桿組 3、曲軸飛輪組,一、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用,二、組成,多缸發(fā)動機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)演示,3.2 機(jī) 體 組,機(jī)體組組成：,曲軸箱,氣缸墊,氣缸蓋,氣缸,油道和水道,油底殼,氣缸體,氣缸蓋罩,一、氣缸體,1、氣缸體: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,油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度,油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心,氣缸體上曲軸的主軸承孔為整體式,（1）按氣缸

2、體與油底殼安裝平面位置不同分為,2、氣缸體分類,一般式,龍門式,隧道式,性能與應(yīng)用比較,（2）根據(jù)冷卻方式不同分：,水冷、風(fēng)冷,散熱片,冷卻水,（3）根據(jù)氣缸的排列方式,結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，但發(fā)動機(jī)長度和高度較大。,縮短了機(jī)體的長度和高度，增加了剛度，減輕了發(fā)動機(jī)重量；形狀復(fù)雜，加工困難。,高度小，總體布置方便。,（4）干式氣缸套和濕式氣缸套,強(qiáng)度和剛度都較好，加工復(fù)雜，拆裝不便，散熱不良。,散熱良好、冷卻均勻、加工容易。 強(qiáng)度和剛度不如干缸套，易漏水。,三、氣缸蓋、氣缸墊和氣缸蓋罩,功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成燃燒室。 材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金。 工作條件：由于接觸溫度

3、很高的燃?xì)?，所以承受的熱?fù)荷很大。,1、氣缸蓋,氣缸墊：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。,氣缸蓋,氣缸蓋罩,襯墊,安裝火花塞,2、氣缸蓋罩和氣缸墊,3、燃燒室,汽油機(jī)燃燒室形狀,三、油底殼,1、概念： 貯存機(jī)油并封閉曲軸箱，又稱為下曲軸箱。 2、使用特點(diǎn)： 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。 3、材料： 薄鋼板沖壓 。,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,襯套,點(diǎn)此觀看活塞連桿組的錄像,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

4、、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)35MPa（汽油機(jī)）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,一、活 塞,（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。,4、結(jié)構(gòu),（1）活塞頂部,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(jī)上。,凸起呈球狀、頂部強(qiáng)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：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。,工作條件最惡劣

5、，應(yīng)離頂部遠(yuǎn)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：,（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(yùn)動起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓 力，防治破壞油膜。,裙 部,活 塞 裙 部 的 橢 圓 變 形 演 示,（1）預(yù)先做成階梯形、錐形 活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是上部高、下部低，膨脹量也相應(yīng)是上部大、下部小。為了使工作時活塞上下直徑趨于相等，即為圓柱形，就必須預(yù)先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。,5、為使活塞在各種工況下均能與氣缸壁間保持合理的密

6、封和運(yùn)動間隙，制造活塞是通常采取下列結(jié)構(gòu)措施：,（2）預(yù)先做成橢圓形 橢圓的長軸方向與銷座垂直，短軸方向沿銷座方向。這樣活塞工作時趨近正圓。,（3）活塞裙部開槽,橫向絕熱槽,縱向膨脹槽,絕熱槽,膨脹槽,（4）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)就是這樣的，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、活塞在工作時的保護(hù)措施,（1）在活塞裙部表面涂保護(hù)層，可改善鋁合金活塞的磨合性； 主要有鉛、錫、石墨、磷保護(hù)層等。,（2）在安裝活塞銷時，使

7、活塞銷偏置某一方向裝，以減少換向 時的敲擊聲，且使裙部減小磨損； 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。,（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 材料：合金鑄鐵或球墨鑄鐵（有時表面涂有保護(hù)層）,切口,氣環(huán),（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。,氣環(huán)的密封原理：,將23道氣環(huán)的切口相互錯開形成“迷宮式”封氣裝置。,氣環(huán)的泵油原理：,動 態(tài) 演 示,點(diǎn)此觀看錄像,（2）油環(huán),刮油片,軸向

8、襯環(huán),徑向襯環(huán),刮油片,油環(huán)的刮油作用,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。,材料與工藝:優(yōu)質(zhì)低碳鋼，表面淬火、精磨。,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。,連桿,活塞銷,全浮式：活塞銷能在連桿襯套和活塞銷座中自由擺動，磨損均勻。,半浮式：活塞中部與連桿小頭采用緊固螺栓連接，活塞銷只能在兩端銷座內(nèi)作自由擺動。多用于小轎車,形式:全浮式（工作時自由轉(zhuǎn)動）、半浮式。,（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(yùn)動變成曲軸 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。,連 桿 組 件 分 解 圖,

9、連桿小頭,桿身,連桿大頭,連桿大頭的連接形式,平切式,斜切式,連桿軸承,V型發(fā)動機(jī)連桿的布置形式,并列式,主副式,叉型式,3.4 曲軸飛輪組,一、曲軸飛輪組的組成,起動爪,正時齒輪,主軸承,皮帶輪,扭轉(zhuǎn)減振器,飛輪,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(jī)的配氣機(jī)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,4、材料：中碳鋼（汽）、合金鑄鐵（柴）、球墨鑄鐵。,5、分類：整體式（常用） 組合

10、式（長用于連桿大頭為整體式的小型汽油機(jī)和 以滾動軸承作為曲軸主軸承的發(fā)動機(jī)上）,6、組成：,（1）主軸頸,曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個。強(qiáng)度、 剛度好，減小了磨損；柴油機(jī)和大部分汽油 機(jī)均采用。,曲軸的主軸頸數(shù)少于或等于氣缸數(shù)。載荷較大，縮短了曲軸的總長度。,用于支撐曲軸。,（2）連桿軸頸,（3）曲柄,曲軸臂，用于 連接主軸頸和連桿 軸頸,（4）平衡塊,中空連桿軸徑,平衡重,曲柄,（5）前端軸和后端軸,前端軸：安裝正時齒輪及附件（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,時齒輪端面摩擦。,5,后端軸：安裝

11、飛輪,前后端軸都設(shè)有防漏裝置：,擋油盤、回油螺紋、油封等。,曲軸后端,回油螺紋,（6）曲軸的軸向限位,通常是通過在曲軸的前部、中部或后部安裝止推軸承來實(shí)現(xiàn)的（翻邊軸瓦）。,三、曲拐的布置,1） 各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機(jī)運(yùn)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(jī)的 前半部和后半部交替進(jìn)行。 如：四缸機(jī)：1-3-4-2或1-2-4-3 六缸機(jī)：1-5-3-6-2-4 3） V型發(fā)動機(jī)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(jī)工作平衡性好。,（1）一般規(guī)律,（2）常見曲軸曲拐的布置,對缸數(shù)為i的發(fā)動機(jī)而言，其發(fā)火順序?yàn)椋?四行程：720/i 二行程

12、：360/i, 四缸四行程發(fā)動機(jī)的發(fā)火順序和曲拐布置,點(diǎn)火順序：各缸完成同名行程的次序。,功,功,功,功,1 3 4 2,四缸四行程發(fā)動機(jī)的曲拐布置,直列四沖程六缸發(fā)動機(jī)發(fā)火順序和曲拐布置,發(fā)火順序：1-5-3-6-2-4,功,功,功,功,功,功,六缸四行程發(fā)動機(jī)的曲拐布置,八缸四行程發(fā)動機(jī)的曲拐布置（紅旗轎車SV100型發(fā)動機(jī)）,1-8-4-3-6-5-7-2,四、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器,作用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動的能量，使曲軸轉(zhuǎn) 動平穩(wěn)，可靠工作。,種類：橡膠摩擦式、摩擦片式（常用），硅油式。,皮帶盤,慣性盤,橡膠墊,減振器圓盤,皮帶輪轂,曲軸前端,當(dāng)曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，力圖保持等速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)振動的能量，消減了扭振。,橡膠摩擦式曲軸扭轉(zhuǎn)減振器結(jié)構(gòu)圖,五、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(jī)構(gòu)越過上、下止點(diǎn)，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(jī)有可能克服短時間的超載荷，同時將發(fā)動機(jī)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(jī)起動時與起動機(jī)齒輪嚙合，帶動