發(fā)動機第二章-機體和曲柄連桿機構(gòu)

1、 功用:曲柄連桿機構(gòu)是內(nèi)燃機實現(xiàn)工作循環(huán),完成能量轉(zhuǎn)換的 傳動機構(gòu),用來傳遞力和改變運動方式。工作中,曲柄連桿機構(gòu)在 作功行程中把活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動,對外輸出動 力,而在其他三個行程中,即進氣、壓縮、排氣行程中又把曲軸的 旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)直線運動?？偟膩碚f曲柄連桿機構(gòu)是發(fā) 動機借以產(chǎn)生并傳遞動力的機構(gòu)。通過它把燃料燃燒后發(fā)出的熱能 轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。工作條件:發(fā)動機工作時,曲柄連桿機構(gòu)直接與高溫高壓氣體 接觸,曲軸的旋轉(zhuǎn)速度又很高,活塞往復(fù)運動的線速度相當大,同時與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸,曲柄連桿 機構(gòu)還受到化學(xué)腐蝕作用,并且潤滑困難?？梢?曲柄連桿機構(gòu)的工作條

2、件相當惡劣,它要承受高溫、高壓、 高速和化學(xué)腐蝕作用。組成:曲柄連桿機構(gòu)的主要零件可以分為三組,機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。 第一節(jié) 曲柄連桿機構(gòu)中的作用力及力矩第二節(jié) 機體組第三節(jié) 曲柄連桿機構(gòu)第四節(jié) 平衡機構(gòu)思考題1、為什么說多缸發(fā)動機機體承受拉、壓、彎、扭等各種形式的機械負荷?2、無氣缸套式機體有何利弊?為什么許多轎車發(fā)動機都采用無氣缸套式機體?3、為什么要對汽油機氣缸蓋的鼻梁區(qū)和柴油機氣缸蓋的三角區(qū)加強冷卻?在結(jié)構(gòu)上如何保證上述區(qū)域的良 好冷卻?4、曲柄連桿機構(gòu)的功用如何?由哪些主要零件組成?5、為什么要把活塞的橫斷面制成橢圓形,而將其縱斷面制成上小下大的錐形或桶形?6、

3、扭曲環(huán)裝入氣缸后為什么會發(fā)生扭曲?正扭曲環(huán)和反扭曲環(huán)的作用是否相同?7、若連桿剛度不足,可能發(fā)生何種故障?8、曲拐布置形式與發(fā)動機工作順序有何關(guān)系?9、曲軸上的平衡重和發(fā)動機的平衡機構(gòu)各起什么作用?為什么有的曲軸不加平衡重,有的發(fā)動機不設(shè)平衡 機構(gòu)?第一節(jié) 曲柄連桿機構(gòu)中的作用力及力矩作用在曲柄連桿機構(gòu)上的力有氣體力和運動質(zhì)量慣性力。氣體力作用于活塞頂上,在活塞的四個行程中始終存在,但只有作功行程中的氣體力是發(fā)動機對外作功的 原動力。氣體力通過連桿、曲柄銷傳到主軸承。氣體力同時也作用于氣缸蓋上,并通過氣缸蓋螺栓傳給機體。 作用于活塞上和氣缸蓋上的氣體力大小相等、方向相反,在機體中相互抵消而不傳

4、至機體外的支承上,但使機 體受到拉伸。曲柄連桿機構(gòu)可視為由往復(fù)運動質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量組成的當量系統(tǒng)。往復(fù)運動質(zhì)量包括活塞組零件質(zhì)量 和連桿小頭集中質(zhì)量,它沿氣缸軸線作往復(fù)變速直線運動,產(chǎn)生往復(fù)慣性力;旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量包括曲柄質(zhì)量和連 桿大頭集中質(zhì)量,它繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力,也稱離心力。往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力通過主軸承和 機體傳給發(fā)動機支承。 第二節(jié) 機體組一、機體組的功用及組成現(xiàn)代汽車發(fā)動機機體組主要由機體、氣缸蓋、氣缸蓋罩、氣缸襯墊、主軸承蓋以及油底殼等組成。鑲氣缸 套的發(fā)動機,機體組還包括干式或濕式氣缸套。機體組是發(fā)動機的支架,是曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)和發(fā)動機各系統(tǒng)主要零部件的裝配基

5、體。氣缸蓋用來 封閉氣缸頂部,并與活塞頂和氣缸壁一起形成燃燒室。另外,氣缸蓋和機體內(nèi)的水套和油道以及油底殼又分別 是冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的組成部分。二、機體1、機體的工作條件及要求  機體是氣缸體與曲軸箱的連鑄體。絕大多數(shù)水冷發(fā)動機的氣缸體與曲軸箱連鑄在一起,而且多缸發(fā)動機的各 個氣缸也合鑄成一個整體。風冷發(fā)動機幾乎無一例外地將氣缸體與曲軸箱分別鑄制。在發(fā)動機工作時,機體承 受拉、壓、彎、扭等不同形式的機械負荷,同時還因為氣缸壁面與高溫燃氣直接接觸而承受很大的熱負荷。因 此,機體應(yīng)具有足夠的強度和剛度,且耐磨損和耐腐蝕,并應(yīng)對氣缸進行適當?shù)睦鋮s,以免機體損壞和變形。 機體也是

6、最重的零件,應(yīng)該力求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕,以減小整機的尺寸和質(zhì)量。2、機體材料  機體一般用高強度灰鑄鐵或鋁合金鑄造。最近,在轎車發(fā)動機上采用鋁合金機體的越來越普遍。3、機體構(gòu)造 機體的構(gòu)造與氣缸排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。氣缸排列形式有3種:直列式、V型和 水平對置式。氣缸內(nèi)表面由于受高溫高壓燃氣的作用并與高速運動的活塞接觸而極易磨損。為了提高氣缸的耐磨性和延 長氣缸的使用壽命而有不同的氣缸結(jié)構(gòu)形式和表面處理方法。氣缸結(jié)構(gòu)形式也有3種,即無氣缸套式、干氣缸套 式和濕氣缸套式。 干氣缸套式機體是在一般灰鑄鐵機體的氣缸套座孔內(nèi)壓入或裝入干式氣缸套式氣缸套不與冷卻液

7、接觸。干 式氣缸套的外圓表面和氣缸套座孔內(nèi)表面均須精加工,以保證必要的形位精度和便于拆裝。濕氣缸套式機體,其氣缸套外壁與冷卻液直接接觸。用合金鑄鐵制造的濕式氣缸套的壁厚一般為58mm。 濕式氣缸套下部用13道耐熱耐油的橡膠密封圈進行密封,防止冷卻液泄漏。濕式氣缸套上部的密封是利用氣 缸套裝入機體后,氣缸套頂面高出機體頂面0.050.15mm。 風冷發(fā)動機氣缸體結(jié)構(gòu)。由于金屬對空氣的換熱系數(shù)僅是金屬對水的換熱系數(shù)的1/33。因此必須在風冷氣 缸的外壁鑄制散熱片,以增加散熱面積,增強散熱能力。 按曲軸箱結(jié)構(gòu)形式的不同機體有平底式、龍門式和隧道式3種。 平底式機體的底平面與曲軸軸線齊平。這種機體高度

8、小、質(zhì)量輕、加工方便。但與另外兩種機體相比剛度 較差。龍門式機體是指底平面下沉到曲軸軸線以下的機體機體底平面到曲軸軸線的距離稱作龍門高度。龍門式機 體由于高度增加,其彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度均比平底式機體有顯著提高。機體底平面與油底殼之間的密封也比較 簡單。隧道式機體是指主軸承孔不剖分的機體結(jié)構(gòu)。這種機體配以窄型滾動軸承可以縮短機體長度。隧道式機體 的剛度大,主軸承孔的同軸度好,但是由于大直徑滾動軸承的圓周速度不能很大,而且滾動軸承價格較貴,因 此限制了隧道式機體在高速發(fā)動機上的應(yīng)用。三、氣缸蓋1、氣缸蓋工作條件及要求  氣缸蓋承受氣體力和緊固氣缸蓋螺栓所造成的機械負荷,同時還由

9、于與高溫燃氣接觸而承受很高的熱負荷。 為了保證氣缸的良好密封,氣缸蓋既不能損壞,也不能變形。為此氣缸蓋應(yīng)具有足夠的強度和剛度。為了使氣 缸蓋的溫度分布盡可能的均勻,避免進、排氣門座之間發(fā)生熱裂紋,應(yīng)對氣缸蓋進行良好的冷卻。2、氣缸蓋材料  氣缸蓋一般都由優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄造,轎車用的汽油機則多采用鋁合金氣缸蓋。3、氣缸蓋構(gòu)造氣缸蓋是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱形零件。其上加工有進、排氣門座孔,氣門導(dǎo)管孔,火花塞安裝孔(汽油機或噴油 器安裝孔(柴油機。在氣缸蓋內(nèi)還鑄有水套、進排氣道和燃燒室或燃燒室的一部分。若凸輪軸安裝在氣缸蓋 上,則氣缸蓋上還加工有凸輪軸承孔或凸輪軸承座及其潤滑油道。水

10、冷發(fā)動機的氣缸蓋有整體式、分塊式和單體式3種結(jié)構(gòu)形式。在多缸發(fā)動機中,全部氣缸共用一個氣缸蓋 的,則稱該氣缸蓋為整體式氣缸蓋;若每兩缸一蓋或三缸一蓋,則該氣缸蓋為分塊式氣缸蓋;若每缸一蓋,則 為單體式氣缸蓋。風冷發(fā)動機均為單體式氣缸蓋。 4、燃燒室當活塞位于上止點時,活塞頂面以上、氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室。在汽油機氣缸蓋底面通 常鑄有形狀各異的凹坑,習(xí)慣上稱這些凹坑為燃燒室。在汽油機上廣泛應(yīng)用的燃燒室有:(1浴盆形燃燒室,結(jié)構(gòu)簡單,氣門與氣缸軸線平行,進氣道彎度較大。壓縮行程終了能產(chǎn)生擠氣渦 流。(2楔形燃燒室,結(jié)構(gòu)比較緊湊,氣門相對氣缸軸線傾斜,進氣道比較平直,進氣阻力小。壓縮行

11、程終 了時能產(chǎn)生擠氣渦流。(3半球形燃燒室,結(jié)構(gòu)最緊湊,燃燒室表面積與其容積之比(面容比最小。進排氣門呈兩列傾斜布 置,氣門直徑較大,氣道較平直?；鹧?zhèn)鞑ゾ嚯x較短,不能產(chǎn)生擠氣渦流。(4多球形燃燒室是由兩個以上半球形凹坑組成的,其結(jié)構(gòu)緊湊,面容比小,火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短,氣門直 徑較大,氣道比較平直,且能產(chǎn)生擠氣渦流。(5篷形燃燒室,是近年來在高性能多氣門轎車發(fā)動機上廣泛應(yīng)用的燃燒室。柴油機的分隔式燃燒室有兩種類型:1、渦流室燃燒室,其主、副燃燒室之間的連接通道與副燃燒室切向連接,在壓縮行程中,空氣從主燃燒 室經(jīng)連接通道進入副燃燒室,在其中形成強烈的有組織的壓縮渦流,因此稱副燃燒室為渦流室。燃油順氣

12、流方 向噴射。2、預(yù)燃室燃燒室,其主、副燃燒室之間的連接通道不與副燃燒室切向連接,且截面積較小。在壓縮行程 中,空氣在副燃燒室內(nèi)形成強烈的無組織的紊流。燃油迎著氣流方向噴射,并在副燃燒室頂部預(yù)先發(fā)火燃燒, 故稱副燃燒室為預(yù)燃室。四、氣缸襯墊1、氣缸襯墊的功用、工作條件及要求氣缸襯墊是機體頂面與氣缸蓋底面之間的密封件。其作用是保持氣缸密封不漏氣,保持由機體流向氣缸蓋 的冷卻液和機油不泄漏。氣缸襯墊承受擰緊氣缸蓋螺栓時造成的壓力,并受到氣缸內(nèi)燃燒氣體高溫、高壓的作 用以及機油和冷卻液的腐蝕。氣缸襯墊應(yīng)該具有足夠的強度,并且要耐壓、耐熱和耐腐蝕。另外,還需要有一 定的彈性,以補償機體頂面和氣缸蓋底面

13、的粗糙度和不平度以及發(fā)動機工作時反復(fù)出現(xiàn)的變形。2、氣缸襯墊的分類及結(jié)構(gòu)按所用材料的不同,氣缸襯墊可分為金屬石棉襯墊、金屬復(fù)合材料襯墊和全金屬襯墊等多種。五、油底殼油底殼的主要功用是儲存機油和封閉機體或曲軸箱。油底殼用薄鋼板沖壓或用鋁鑄制而成。油底殼內(nèi)設(shè)有擋板,用以減輕汽車顛簸時油面的震蕩。此外,為了 保證汽車傾斜時機油泵能正常吸油,通常將油底殼局部做得較深。油底殼底部設(shè)放油螺塞。有的放油螺塞帶磁 性,可以吸引機油中的鐵屑。 六、發(fā)動機的支承發(fā)動機一般通過機體和飛輪殼或變速器殼上的支承支撐在車架上。發(fā)動機的支承方法,一般有三點支承和 四點支承兩種。三點支承可布置成前一后二或前二后一。采用四點支

14、承法時,前后各有兩個支承點。第二節(jié) 機體組一、機體組的功用及組成現(xiàn)代汽車發(fā)動機機體組主要由機體、氣缸蓋、氣缸蓋罩、氣缸襯墊、主軸承蓋以及油底殼等組成。鑲氣缸 套的發(fā)動機,機體組還包括干式或濕式氣缸套。機體組是發(fā)動機的支架,是曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)和發(fā)動機各系統(tǒng)主要零部件的裝配基體。氣缸蓋用來 封閉氣缸頂部,并與活塞頂和氣缸壁一起形成燃燒室。另外,氣缸蓋和機體內(nèi)的水套和油道以及油底殼又分別 是冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的組成部分。二、機體1、機體的工作條件及要求  機體是氣缸體與曲軸箱的連鑄體。絕大多數(shù)水冷發(fā)動機的氣缸體與曲軸箱連鑄在一起,而且多缸發(fā)動機的各 個氣缸也合鑄成一個整體。

15、風冷發(fā)動機幾乎無一例外地將氣缸體與曲軸箱分別鑄制。在發(fā)動機工作時,機體承 受拉、壓、彎、扭等不同形式的機械負荷,同時還因為氣缸壁面與高溫燃氣直接接觸而承受很大的熱負荷。因 此,機體應(yīng)具有足夠的強度和剛度,且耐磨損和耐腐蝕,并應(yīng)對氣缸進行適當?shù)睦鋮s,以免機體損壞和變形。 機體也是最重的零件,應(yīng)該力求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕,以減小整機的尺寸和質(zhì)量。2、機體材料  機體一般用高強度灰鑄鐵或鋁合金鑄造。最近,在轎車發(fā)動機上采用鋁合金機體的越來越普遍。3、機體構(gòu)造 機體的構(gòu)造與氣缸排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。氣缸排列形式有3種:直列式、V型和 水平對置式。氣缸內(nèi)表面由于受高

16、溫高壓燃氣的作用并與高速運動的活塞接觸而極易磨損。為了提高氣缸的耐磨性和延 長氣缸的使用壽命而有不同的氣缸結(jié)構(gòu)形式和表面處理方法。氣缸結(jié)構(gòu)形式也有3種,即無氣缸套式、干氣缸套 式和濕氣缸套式。 干氣缸套式機體是在一般灰鑄鐵機體的氣缸套座孔內(nèi)壓入或裝入干式氣缸套式氣缸套不與冷卻液接觸。干 式氣缸套的外圓表面和氣缸套座孔內(nèi)表面均須精加工,以保證必要的形位精度和便于拆裝。濕氣缸套式機體,其氣缸套外壁與冷卻液直接接觸。用合金鑄鐵制造的濕式氣缸套的壁厚一般為58mm。 濕式氣缸套下部用13道耐熱耐油的橡膠密封圈進行密封,防止冷卻液泄漏。濕式氣缸套上部的密封是利用氣 缸套裝入機體后,氣缸套頂面高出機體頂面

17、0.050.15mm。 風冷發(fā)動機氣缸體結(jié)構(gòu)。由于金屬對空氣的換熱系數(shù)僅是金屬對水的換熱系數(shù)的1/33。因此必須在風冷氣 缸的外壁鑄制散熱片,以增加散熱面積,增強散熱能力。 按曲軸箱結(jié)構(gòu)形式的不同機體有平底式、龍門式和隧道式3種。 平底式機體的底平面與曲軸軸線齊平。這種機體高度小、質(zhì)量輕、加工方便。但與另外兩種機體相比剛度 較差。龍門式機體是指底平面下沉到曲軸軸線以下的機體機體底平面到曲軸軸線的距離稱作龍門高度。龍門式機 體由于高度增加,其彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度均比平底式機體有顯著提高。機體底平面與油底殼之間的密封也比較 簡單。隧道式機體是指主軸承孔不剖分的機體結(jié)構(gòu)。這種機體配以窄型滾動軸承可以縮

18、短機體長度。隧道式機體 的剛度大,主軸承孔的同軸度好,但是由于大直徑滾動軸承的圓周速度不能很大,而且滾動軸承價格較貴,因 此限制了隧道式機體在高速發(fā)動機上的應(yīng)用。三、氣缸蓋1、氣缸蓋工作條件及要求  氣缸蓋承受氣體力和緊固氣缸蓋螺栓所造成的機械負荷,同時還由于與高溫燃氣接觸而承受很高的熱負荷。 為了保證氣缸的良好密封,氣缸蓋既不能損壞,也不能變形。為此氣缸蓋應(yīng)具有足夠的強度和剛度。為了使氣 缸蓋的溫度分布盡可能的均勻,避免進、排氣門座之間發(fā)生熱裂紋,應(yīng)對氣缸蓋進行良好的冷卻。2、氣缸蓋材料  氣缸蓋一般都由優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄造,轎車用的汽油機則多采用

19、鋁合金氣缸蓋。3、氣缸蓋構(gòu)造氣缸蓋是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱形零件。其上加工有進、排氣門座孔,氣門導(dǎo)管孔,火花塞安裝孔(汽油機或噴油 器安裝孔(柴油機。在氣缸蓋內(nèi)還鑄有水套、進排氣道和燃燒室或燃燒室的一部分。若凸輪軸安裝在氣缸蓋 上,則氣缸蓋上還加工有凸輪軸承孔或凸輪軸承座及其潤滑油道。水冷發(fā)動機的氣缸蓋有整體式、分塊式和單體式3種結(jié)構(gòu)形式。在多缸發(fā)動機中,全部氣缸共用一個氣缸蓋 的,則稱該氣缸蓋為整體式氣缸蓋;若每兩缸一蓋或三缸一蓋,則該氣缸蓋為分塊式氣缸蓋;若每缸一蓋,則 為單體式氣缸蓋。風冷發(fā)動機均為單體式氣缸蓋。 4、燃燒室當活塞位于上止點時,活塞頂面以上、氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室。在

20、汽油機氣缸蓋底面通 常鑄有形狀各異的凹坑,習(xí)慣上稱這些凹坑為燃燒室。在汽油機上廣泛應(yīng)用的燃燒室有:(1浴盆形燃燒室,結(jié)構(gòu)簡單,氣門與氣缸軸線平行,進氣道彎度較大。壓縮行程終了能產(chǎn)生擠氣渦 流。(2楔形燃燒室,結(jié)構(gòu)比較緊湊,氣門相對氣缸軸線傾斜,進氣道比較平直,進氣阻力小。壓縮行程終 了時能產(chǎn)生擠氣渦流。(3半球形燃燒室,結(jié)構(gòu)最緊湊,燃燒室表面積與其容積之比(面容比最小。進排氣門呈兩列傾斜布 置,氣門直徑較大,氣道較平直?；鹧?zhèn)鞑ゾ嚯x較短,不能產(chǎn)生擠氣渦流。(4多球形燃燒室是由兩個以上半球形凹坑組成的,其結(jié)構(gòu)緊湊,面容比小,火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短,氣門直 徑較大,氣道比較平直,且能產(chǎn)生擠氣渦流。(5篷形

21、燃燒室,是近年來在高性能多氣門轎車發(fā)動機上廣泛應(yīng)用的燃燒室。柴油機的分隔式燃燒室有兩種類型:1、渦流室燃燒室,其主、副燃燒室之間的連接通道與副燃燒室切向連接,在壓縮行程中,空氣從主燃燒 室經(jīng)連接通道進入副燃燒室,在其中形成強烈的有組織的壓縮渦流,因此稱副燃燒室為渦流室。燃油順氣流方 向噴射。2、預(yù)燃室燃燒室,其主、副燃燒室之間的連接通道不與副燃燒室切向連接,且截面積較小。在壓縮行程 中,空氣在副燃燒室內(nèi)形成強烈的無組織的紊流。燃油迎著氣流方向噴射,并在副燃燒室頂部預(yù)先發(fā)火燃燒, 故稱副燃燒室為預(yù)燃室。四、氣缸襯墊1、氣缸襯墊的功用、工作條件及要求氣缸襯墊是機體頂面與氣缸蓋底面之間的密封件。其作

22、用是保持氣缸密封不漏氣,保持由機體流向氣缸蓋 的冷卻液和機油不泄漏。氣缸襯墊承受擰緊氣缸蓋螺栓時造成的壓力,并受到氣缸內(nèi)燃燒氣體高溫、高壓的作 用以及機油和冷卻液的腐蝕。氣缸襯墊應(yīng)該具有足夠的強度,并且要耐壓、耐熱和耐腐蝕。另外,還需要有一 定的彈性,以補償機體頂面和氣缸蓋底面的粗糙度和不平度以及發(fā)動機工作時反復(fù)出現(xiàn)的變形。2、氣缸襯墊的分類及結(jié)構(gòu)按所用材料的不同,氣缸襯墊可分為金屬石棉襯墊、金屬復(fù)合材料襯墊和全金屬襯墊等多種。五、油底殼油底殼的主要功用是儲存機油和封閉機體或曲軸箱。油底殼用薄鋼板沖壓或用鋁鑄制而成。油底殼內(nèi)設(shè)有擋板,用以減輕汽車顛簸時油面的震蕩。此外,為了 保證汽車傾斜時機油

23、泵能正常吸油,通常將油底殼局部做得較深。油底殼底部設(shè)放油螺塞。有的放油螺塞帶磁 性,可以吸引機油中的鐵屑。 六、發(fā)動機的支承發(fā)動機一般通過機體和飛輪殼或變速器殼上的支承支撐在車架上。發(fā)動機的支承方法,一般有三點支承和 四點支承兩種。三點支承可布置成前一后二或前二后一。采用四點支承法時,前后各有兩個支承點。第三節(jié) 曲柄連桿機構(gòu)一、曲柄連桿機構(gòu)的功用及組成曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機的主要運動機構(gòu)。其功用是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動,同時將作用 于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對外輸出的轉(zhuǎn)矩,以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動。曲柄連桿機構(gòu)由活塞組、連桿組和曲軸飛輪 組的零件組成。二、活塞組(一活塞1、活塞的功用及工作條

24、件活塞的主要功用是承受燃燒氣體壓力,并將此力通過活塞銷傳給連桿以推動曲軸旋轉(zhuǎn)。此外活塞頂部與氣 缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室?；钊前l(fā)動機中工作條件最嚴酷的零件。作用在活塞上的有氣體力和往復(fù)慣性力?；钊斉c高溫燃氣直接 接觸,使活塞頂?shù)臏囟群芨摺；钊趥?cè)壓力的作用下沿氣缸壁面高速滑動,由于潤滑條件差,因此摩擦損失 大,磨損嚴重。2、活塞材料現(xiàn)代汽車發(fā)動機不論是汽油機還是柴油機廣泛采用鋁合金活塞,只在極少數(shù)汽車發(fā)動機上采用鑄鐵或耐熱 鋼活塞。3、活塞構(gòu)造活塞可視為由頂部、頭部和裙部等3部分構(gòu)成。  1活塞頂部。汽油機活塞頂部的形狀與燃燒室形狀和壓縮比大小有關(guān)。大多數(shù)汽油機采用平頂活塞,其

25、優(yōu) 點是受熱面積小,加工簡單。采用凹頂活塞,可以通過改變活塞頂上凹坑的尺寸來調(diào)節(jié)發(fā)動機的壓縮比。 柴油機活塞頂部形狀取決于混合氣形成方式和燃燒室形狀。在分隔式燃燒室柴油機的活塞頂部設(shè)有形狀不 同的淺凹坑,以便在主燃燒室內(nèi)形成二次渦流,增進混合氣形成與燃燒。柴油機還有另一類燃燒室,稱為直噴式燃燒室。其全部容積都集中在氣缸內(nèi),且在活塞頂部設(shè)有深淺不一、形狀各異的燃燒室凹坑。在直噴式燃燒室的柴油機中,噴油器將燃油直接噴入燃燒室凹坑內(nèi),使其與運動 氣流相混合,形成可燃混合氣并燃燒。 2活塞頭部。由活塞頂至油環(huán)槽下端面之間的部分稱為活塞頭部。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

26、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?；钊^部應(yīng)該足夠厚,從活塞頂?shù)江h(huán)槽區(qū)的斷面變化要盡可能圓滑,過渡圓角 R 應(yīng)足夠大,以減小熱流阻 力,便于熱量從活塞頂經(jīng)活塞環(huán)傳給氣缸壁,使活塞頂部的溫度不致過高。在第一道氣環(huán)槽上方設(shè)置一道較窄的隔熱槽的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)。 活塞環(huán)槽的磨損是影響活塞使用壽命的重要因素。在強化程度較高的發(fā)動機中,第一道環(huán)槽溫度較高,磨 損嚴重。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

27、嵌耐熱護圈。在高強化直噴式燃燒室柴 油機中,在第一環(huán)槽和燃燒室喉口處均鑲嵌耐熱護圈,以保護喉口不致因為過熱而開裂。 3活塞裙部。 活塞頭部以下的部分為活塞裙部。裙部的形狀應(yīng)該保證活塞在氣缸內(nèi)得到良好的導(dǎo)向,氣缸 與活塞之間在任何工況下都應(yīng)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。此外,裙部應(yīng)有足夠的實際承壓面積,以承受側(cè)向力。活塞裙部承受膨脹側(cè)向力的一面稱主推力面,承受壓縮側(cè)向力的一面稱次推力面。 發(fā)動機工作時,活塞在氣體力和側(cè)向力的作用下發(fā)生機械變形,而活塞受熱膨脹時還發(fā)生熱變形。這兩種 變形的結(jié)果都是使活塞裙部在活塞銷孔軸線方向的尺寸增大。因此,為使活塞工

28、作時裙部接近正圓形與氣缸相 適應(yīng),在制造時應(yīng)將活塞裙部的橫斷面加工成橢圓形,并使其長軸與活塞銷孔軸線垂直。現(xiàn)代汽車發(fā)動機的活 塞均為橢圓裙。 另外,沿活塞軸線方向活塞的溫度是上高下低,活塞的熱膨脹量自然是上大下小。因此為使活塞工作時裙 部接近圓柱形,須把活塞制成上小下大的圓錐形或桶形。在活塞銷座處鑲鑄恒范鋼片的活塞稱恒范活塞。由于恒范活塞在銷座處只靠恒范鋼片與活塞裙相連且恒范 鋼的熱膨脹系數(shù)只有鋁合金的1/10左右,因此當溫度升高時,在恒范鋼片的牽制下,裙部在活塞銷孔軸線方向 的熱膨脹量很小。若將普通碳素鋼片鑄在銷座處的鋁合金層內(nèi)側(cè)形成雙金屬壁,則由于兩種金屬的熱膨脹系數(shù) 不同,當溫度升高時雙

29、金屬壁發(fā)生彎曲,而鋼片兩端的距離基本不變,從而限制了裙部的熱膨脹量。因為這種控制熱膨脹的作用隨溫度升高而增大,所以稱這種活塞為自動熱補償活塞。在現(xiàn)代汽車發(fā)動機上廣泛采用半拖鞋式裙部或拖鞋式裙部的活塞。在保證裙部有足夠承壓面積的條件下, 將不承受側(cè)向力一側(cè)的裙部部分地去掉,即為半拖鞋式裙部;若全部去掉則為拖鞋式裙部。優(yōu)點是:質(zhì)量輕,比全裙式活塞輕10%10%,適應(yīng)高速發(fā)動機減小往復(fù)慣性力的需要。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。活塞銷孔軸線通常與活塞軸線垂直相交。這時,當壓縮行程結(jié)束、作功行程開始,活塞越過上止點時,側(cè) 向力方向改變,活塞由次推力面貼緊氣

30、缸壁突然轉(zhuǎn)變?yōu)橹魍屏γ尜N緊氣缸壁,活塞與氣缸發(fā)生“拍擊”,產(chǎn)生 噪聲,且有損活塞的耐久性。在許多高速發(fā)動機中,活塞銷孔軸線朝主推力面一側(cè)偏離活塞軸線12mm。壓縮 壓力將使活塞在接近上止點時發(fā)生傾斜,活塞在越過上止點時,將逐漸地由次推力面轉(zhuǎn)變?yōu)橛芍魍屏γ尜N緊氣 缸壁,從而消減了活塞對氣缸的拍擊。4.活塞的冷卻高強化發(fā)動機尤其是活塞頂上有燃燒室凹坑的柴油機,為了減輕活塞頂部和頭部的熱負荷而采用油冷活 賽。用機油冷卻活塞的方法有:1自由噴射冷卻法。 從連桿小頭上的噴油孔或從安裝在機體上的噴油嘴向活塞頂內(nèi)壁噴射機油。2振蕩冷卻法。 從連桿小頭上的噴油孔將機油噴入活塞內(nèi)壁的環(huán)形油槽中,由于活塞的運動使

31、機油在槽中 產(chǎn)生振蕩而冷卻活塞。3強制冷卻法。 在活塞頭部鑄出冷卻油道或鑄入冷卻油管,使機油在其中強制流動以冷卻活塞。強制冷卻 法廣為增壓發(fā)動機所采用。 5.活塞的表面處理根據(jù)不同的目的和要求,進行不同的活塞表面處理,其方法有:1活塞頂進行硬模陽極氧化處理,形成高硬度的耐熱層,增大熱阻,減少活塞頂部的吸熱量。2活塞裙部鍍錫或鍍鋅,可以避免在潤滑不良的情況下運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)拉缸現(xiàn)象,也可以起到加速活塞與氣缸 的磨合作用。3在活塞裙部涂覆石墨,石墨涂層可以加速磨合過程,可使裙部磨損均勻,在潤滑不良的情況下可以避免 拉缸。(二活塞環(huán)1.活塞環(huán)的功用及工作條件 活塞環(huán)分氣環(huán)和油環(huán)兩種。 氣環(huán)的主要功用是密封

32、和傳熱。保證活塞與氣缸壁間的密封,防止氣缸內(nèi)的可燃混合氣和高溫燃氣漏入曲 軸箱,并將活塞頂部接受的熱傳給氣缸壁,避免活塞過熱。油環(huán)的主要功用是刮除飛濺到氣缸壁上的多余的機 油,并在氣缸壁上涂布一層均勻的油膜?；钊h(huán)工作時受到氣缸中高溫、高壓燃氣的作用,并在潤滑不良的條 件下在氣缸內(nèi)高速滑動。由于氣缸壁面的形狀誤差,使活塞環(huán)在上下滑動的同時還在環(huán)槽內(nèi)產(chǎn)生徑向移動。這 不僅加重了環(huán)與環(huán)槽的磨損,還使活塞環(huán)受到交變彎曲應(yīng)力的作用而容易折斷。2、活塞環(huán)材料及表面處理根據(jù)活塞環(huán)的功用及工作條件,制造活塞環(huán)的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、導(dǎo)熱性、耐熱性、沖擊韌性、彈 性和足夠的機械強度。目前廣泛應(yīng)用的活塞環(huán)材料

33、有優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵和鋼帶等。第一道活塞 環(huán)外圓面通常進行鍍鉻或噴鉬處理。多孔性鉻層硬度高,并能儲存少量機油,可以改善潤滑減輕磨損。鉬的熔 點高,也具有多孔性,因此噴鉬同樣可以提高活塞環(huán)的耐磨性。3、氣環(huán)1氣環(huán)的密封原理:活塞環(huán)在自由狀態(tài)下不是正圓形,其外廓尺寸比氣缸直徑大。當活塞環(huán)裝入氣缸后, 在其自身的彈力作用下環(huán)的外圓面與氣缸壁貼緊形成第一密封面,氣缸內(nèi)的高壓氣體不可能通過第一密封面泄 漏。高壓氣體可能通過活塞頂岸與氣缸壁之間的間隙進入活塞環(huán)的側(cè)隙和徑向間隙中。進入側(cè)隙中的高壓氣體 使環(huán)的下側(cè)面與環(huán)槽的下側(cè)面貼緊形成第二密封面,高壓氣體也不可能通過第二密封面泄漏。進入徑向間隙

34、中 的高壓氣體只能環(huán)的外圓面與氣缸壁更加貼緊。這時漏氣的惟一通道就是活塞環(huán)的開口端隙。如果幾道活塞環(huán) 的開口相互錯開,那么就形成了迷宮式漏氣通道。由于側(cè)隙、徑向間隙和端隙都很小,氣體在通道內(nèi)的流動阻 力很大,致使氣體壓力p迅速下降,最后漏入曲軸箱內(nèi)的氣體就很少了,一般僅為進氣量的0.2%1.0%。  2氣環(huán)開口形狀: 開口形狀對漏氣量有一定影響。直開口工藝性好,但密封性差;階梯形開口密封性好, 工藝性差;斜開口的密封性和工藝性介于前兩種開口之間,斜角一般為30°或45°。(如下左圖 3氣環(huán)的斷面形狀:氣環(huán)的斷面形狀多種多樣,根據(jù)發(fā)動機的結(jié)構(gòu)特點和強化程度,選擇不同

35、斷面形狀的 氣環(huán)組合,可以得到最好的密封效果和使用性能。常見的氣環(huán)斷面形狀如上右圖矩形環(huán)斷面為矩形。形狀簡單,加工方便,與氣缸壁接觸面積大,有利于活塞散熱。但磨合性差,而且在 與活塞一起作往復(fù)運動時,在環(huán)槽內(nèi)上下竄動,把氣缸壁上的機油不斷地擠入燃燒室中,產(chǎn)生“泵油作用”, 使機油消耗量增加,活塞頂及燃燒室壁面積炭。 錐面環(huán),環(huán)的外圓面為錐角很小的錐面。理論上錐面環(huán)與氣缸壁為線接觸,磨合性好,增大了接觸壓力和對氣缸壁形狀的適應(yīng)能力。當活塞下行時,錐面環(huán)能起到向下刮油的作用。當活塞上行時,由于錐面的油楔作 用,錐面環(huán)能滑越過氣缸壁上的油膜而不致將機油帶入燃燒室。錐面環(huán)傳熱性差,所以不用作第一道氣環(huán)

36、。由 于錐角很小,一般不易識別,為避免裝錯,在環(huán)的上側(cè)面標有向上的記號。扭曲環(huán)斷面不對稱的氣環(huán)裝入氣缸后,由于彈性內(nèi)力的作用使斷面發(fā)生扭轉(zhuǎn),故稱扭曲環(huán)。扭曲環(huán)斷面扭 轉(zhuǎn)原理。活塞環(huán)裝入氣缸之后,其斷面中性層以外產(chǎn)生拉應(yīng)力,斷面中性層以內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力。拉應(yīng)力的合力F1指向活塞環(huán)中心,壓應(yīng)力合力F2的方向背離活塞環(huán)中心。由于扭曲環(huán)中性層內(nèi)外斷面不對稱,使 F 1 與 F 2 不作用在同一平面內(nèi)而形成力矩M。在力矩M的作用下,使環(huán)的斷面發(fā)生扭轉(zhuǎn)。(如下左圖若將內(nèi)圓面的上邊緣或外圓面的下邊緣切掉一部分,整個氣環(huán)將扭曲成碟子形,則稱這種環(huán)為正扭曲環(huán); 若將內(nèi)圓面的下邊緣切掉一部分,氣環(huán)將扭曲成蓋子形,則稱

37、其為反扭曲環(huán)。在環(huán)面上切去部分金屬稱為切 臺。當發(fā)動機工作時,在進氣、壓縮和排氣行程中,扭曲環(huán)發(fā)生扭曲,其工作特點一方面與錐面環(huán)類似,另一 方面由于扭曲環(huán)的上下側(cè)面與環(huán)槽的上下側(cè)面相接觸,從而防止了環(huán)在環(huán)槽內(nèi)上下竄動,消除了泵油現(xiàn)象,減 輕了環(huán)對環(huán)槽的沖擊而引起的磨損。在作功行程中,巨大的燃氣壓力作用于環(huán)的上側(cè)面和內(nèi)圓面,足以克服環(huán) 的彈性內(nèi)力使環(huán)不再扭曲,整個外圓面與氣缸壁接觸,這時扭曲環(huán)的工作特點與矩形環(huán)相同。(如上右圖 梯形環(huán),斷面為梯形。其主要優(yōu)點是抗粘結(jié)性好。當活塞頭部溫度很高時,竄入第一道環(huán)槽中的機油容易 結(jié)焦并將氣環(huán)粘住。在側(cè)向力換向活塞左右擺動時,梯形環(huán)的側(cè)隙、徑向間隙都發(fā)生變

38、化將環(huán)槽中的膠質(zhì)擠 出。楔形環(huán)的工作特點與梯形環(huán)相似,且由于斷面不對稱,裝入氣缸后也會發(fā)生扭曲。梯形環(huán)多用作柴油機的 第一道氣環(huán)。桶面環(huán),環(huán)的外圓面為外凸圓弧形。其密封性、磨合性及對氣缸壁表面形狀的適應(yīng)性都比較好。桶面環(huán)在 氣缸內(nèi)不論上行或下行均能形成楔形油膜,將環(huán)浮起,從而減輕環(huán)與氣缸壁的磨損。 開槽環(huán),在外圓面上加工出環(huán)形槽,在槽內(nèi)填充能吸附機油的多孔性氧化鐵,有利于潤滑、磨合和密封。 頂岸環(huán),斷面為“L”形。因為頂岸環(huán)距活塞頂面近,作功行程時,燃氣壓力能迅速作用于環(huán)的上側(cè)面和內(nèi) 圓面,使環(huán)的下側(cè)面與環(huán)槽的下側(cè)面、外圓面與氣缸壁面貼緊,有利于密封;由于同樣的原因,頂岸環(huán)可以減 少汽車尾氣H

39、C的排放量。4、油環(huán)1油環(huán)類型:油環(huán)有槽孔式、槽孔撐簧式和鋼帶組合式3種類型。2槽孔式油環(huán)。因為油環(huán)的內(nèi)圓面基本上沒有氣體力的作用,所以槽孔式油環(huán)的刮油能力主要靠油環(huán)自身的彈力。為了減 小環(huán)與氣缸壁的接觸面積,增大接觸壓力,在環(huán)的外圓面上加工出環(huán)形集油槽,形成上下兩道刮油唇,在集油 槽底加工有回油孔。由上下刮油唇刮下來的機油經(jīng)回油孔和活塞上的回油孔流回油底殼。這種油環(huán)結(jié)構(gòu)簡單, 加工容易,成本低。3槽孔撐簧式油環(huán)。在槽孔式油環(huán)的內(nèi)圓面加裝撐簧即為槽孔撐簧式油環(huán)。一般作為油環(huán)撐簧的有螺旋彈簧、板形彈簧和軌形 彈簧三種。這種油環(huán)由于增大了環(huán)與氣缸壁的接觸壓力,而使環(huán)的刮油能力和耐久性有所提高。 4

40、鋼帶組合油環(huán)。其結(jié)構(gòu)形式很多, 鋼帶組合油環(huán)由上、下刮片和軌形撐簧組合而成。撐簧不僅使刮片與氣缸壁貼緊,而且 還使刮片與環(huán)槽側(cè)面貼緊。這種組合油環(huán)的優(yōu)點是接觸壓力大,既可增強刮油能力,又能防止上竄機油。另 外,上下刮片能單獨動作,因此對氣缸失圓和活塞變形的適應(yīng)能力強。但鋼帶組合油環(huán)需用優(yōu)質(zhì)鋼制造,成本 高。(三活塞銷1、活塞銷的功用及工作條件活塞銷用來連接活塞和連桿,并將活塞承受的力傳給連桿或相反?；钊N在高溫條件下承受很大的周期性 沖擊負荷,且由于活塞銷在銷孔內(nèi)擺動角度不大,難以形成潤滑油膜,因此潤滑條件較差。為此活塞銷必須有 足夠的剛度、強度和耐磨性,質(zhì)量盡可能小,銷與銷孔應(yīng)該有適當?shù)呐浜?/p>

41、間隙和良好的表面質(zhì)量。在一般情況 下,活塞銷的剛度尤為重要,如果活塞銷發(fā)生彎曲變形,可能使活塞銷座損壞。2、活塞銷材料及結(jié)構(gòu)活塞銷的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼,如20、20Mn、15Cr、20Cr或20MnV等。外表面滲碳淬硬,再經(jīng)精 磨和拋光等精加工。這樣既提高了表面硬度和耐磨性,又保證有較高的強度和沖擊韌性?；钊N的結(jié)構(gòu)形狀很簡單,基本上是一個厚壁空心圓柱。其內(nèi)孔形狀有圓柱形、兩段截錐形和組合形。圓 柱形孔加工容易,但活塞銷的質(zhì)量較大;兩段截錐形孔的活塞銷質(zhì)量較小,且因為活塞銷所受的彎矩在其中部 最大,所以接近于等強度梁,但錐孔加工較難。 三、連桿組連桿組包括連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連

42、桿軸承等零件。習(xí)慣上常常把連桿體、連桿蓋和連桿螺栓合起 來稱作連桿,有時也稱連桿體為連桿。1、連桿組的功用及工作條件連桿組的功用是將活塞承受的力傳給曲軸,并將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。連桿小頭與活塞 銷連接,同活塞一起作往復(fù)運動;連桿大頭與曲柄銷連接,同曲軸一起作旋轉(zhuǎn)運動,因此在發(fā)動機工作時連桿 作復(fù)雜的平面運動。連桿組主要受壓縮、拉伸和彎曲等交變負荷。最大壓縮載荷出現(xiàn)在作功行程上止點附近, 最大拉伸載荷出現(xiàn)在進氣行程上止點附近。在壓縮載荷和連桿組作平面運動時產(chǎn)生的橫向慣性力的共同作用 下,連桿體可能發(fā)生彎曲變形。2、連桿組材料連桿體和連桿蓋由優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼,如45、40Cr

43、、42CrMo或40MnB等模鍛或輥鍛而成。連桿螺栓通 常用優(yōu)質(zhì)合金鋼40Cr或35CrMo制造。一般均經(jīng)噴丸處理以提高連桿組零件的強度。纖維增強鋁合金連桿以其質(zhì) 量輕、綜合性能好而備受注目。在相同強度和剛度的情況下,纖維增強鋁合金連桿比用傳統(tǒng)材料制造的連桿要 輕30%。3、連桿構(gòu)造 連桿由小頭、桿身和大頭構(gòu)成。 1 連桿小頭小頭的結(jié)構(gòu)形狀取決于活塞銷的尺寸及其與連桿小頭的連接方式。 在汽車發(fā)動機中連桿小頭與活塞銷的連接方式有兩種,即全浮式和半浮式。全浮式活塞銷工作時,在連桿 小頭孔和活塞銷孔中轉(zhuǎn)動,可以保證活塞銷沿圓周磨損均勻。為防止活塞銷兩端刮傷氣缸壁 ,在活塞銷孔外側(cè) 裝置活塞銷擋圈。半

44、浮式活塞銷是用螺栓將活塞銷夾緊在連桿小頭孔內(nèi),這時活塞銷只在活塞銷孔內(nèi)轉(zhuǎn)動,在 小頭孔內(nèi)不轉(zhuǎn)動。小頭孔不裝襯套,銷孔中也不裝活塞銷擋圈。 2 連桿桿身桿身斷面為工字形,剛度大、質(zhì)量輕、適于模鍛。工字形斷面的Y-Y軸在連桿運動平面內(nèi)。有的連桿在桿身 內(nèi)加工有油道,用來潤滑小頭襯套或冷卻活塞。如果是后者,須在小頭頂部加工出噴油孔。3 連桿大頭連桿大頭除應(yīng)具有足夠的剛度外,還應(yīng)外形尺寸小,質(zhì)量輕,拆卸發(fā)動機時能從氣缸上端取出。連桿大 頭是剖分的,連桿蓋用螺栓或螺柱緊固,為使結(jié)合面在任何轉(zhuǎn)速下都能緊密結(jié)合,連桿螺栓的擰緊力矩必須足 夠大。結(jié)合面與連桿軸線垂直的為平切口連桿,而結(jié)合面與連桿軸線成30&#

45、176;60°夾角的為斜切口連桿。平切口 連桿體大端的剛度較大,因此大頭孔受力變形較小,而且平切口連桿制造費用較低。汽油機均采用平切口連 桿。柴油機連桿既有平切口的也有斜切口的。一般柴油機由于曲柄銷直徑較大,因此連桿大頭的外形尺寸相應(yīng) 較大,欲在拆卸時能從氣缸上端取出連桿體,必須采用斜切口連桿。連桿蓋裝合到連桿體上時須嚴格定位,以 防止連桿蓋橫向位移。平切口連桿利用連桿螺栓上一段精密加工的圓柱面與精密加工的螺栓孔來實現(xiàn)連桿蓋的 定位。斜切口連桿的連桿螺栓由于承受較大的剪切力而容易發(fā)生疲勞破壞。為此,應(yīng)該采用能夠承受橫向力的 定位方法。 4 連桿螺栓工作時連桿螺栓承受交變載荷,因此在結(jié)

46、構(gòu)上應(yīng)盡量增大連桿螺栓的彈性,而在加工方面要精細加工過渡 圓角,消除應(yīng)力集中,以提高其抗疲勞強度。連桿螺栓用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造,如40Cr、35CrMo等。經(jīng)調(diào)質(zhì)后滾壓 螺紋,表面進行防銹處理。 4.V型發(fā)動機連桿V型發(fā)動機左右兩個氣缸的連桿安裝在同一個曲柄銷上,其結(jié)構(gòu)隨安裝形式的不同而不同。1并列連桿兩個完全相同的連桿一前一后并列地安裝在同一個曲柄銷上。連桿結(jié)構(gòu)與上述直列式發(fā)動機的連桿基本相 同,只是大頭寬度稍小一些。并列連桿的優(yōu)點是前后連桿可以通用,左右兩列氣缸的活塞運動規(guī)律相同。缺點 是兩列氣缸沿曲軸縱向須相互錯開一段距離,從而增加了曲軸和發(fā)動機的長度。2主副連桿一個主連桿一個副連桿組成主副

47、連桿,副連桿通過銷軸鉸接在主連桿體或主連桿蓋上。一列氣缸裝主連桿,另一列氣缸裝副連桿,主連桿大頭安裝在曲軸的曲柄銷上。主副連桿不能互換,且副連桿對主連桿作用以附加 彎矩。兩列氣缸中活塞的運動規(guī)律和上止點位置均不相同。采用主副連桿的V型發(fā)動機,其兩列氣缸不需要相互 錯開,因而也就不會增加發(fā)動機的長度。3叉形連桿指一列氣缸中的連桿大頭為叉形;另一列氣缸中的連桿與普通連桿類似,只是大頭的寬度較小,一般稱其 為內(nèi)連桿。叉形連桿的優(yōu)點是兩列氣缸中活塞的運動規(guī)律相同,兩列氣缸無需錯開。缺點是叉形連桿大頭結(jié)構(gòu) 復(fù)雜,制造比較困難,維修也不方便,且大頭剛度較差。四、曲軸飛輪組(一曲軸1、曲軸的功用及工作條件曲

48、軸的功用是把活塞、連桿傳來的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩,用以驅(qū)動汽車的傳動系統(tǒng)和發(fā)動機的配氣機構(gòu)以及 其他輔助裝置。曲軸在周期性變化的氣體力、慣性力及其力矩的共同作用下工作,承受彎曲和扭轉(zhuǎn)交變載荷。 因此,曲軸應(yīng)有足夠的抗彎曲、抗扭轉(zhuǎn)的疲勞強度和剛度;軸頸應(yīng)有足夠大的承壓表面和耐磨性;曲軸的質(zhì)量 應(yīng)盡量小;對各軸頸的潤滑應(yīng)該充分。2、曲軸材料曲軸一般由45、40Cr、35Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼模鍛而成,軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理,最后進行 精加工?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機廣泛采用球墨鑄鐵曲軸。球墨鑄鐵價格便宜,耐磨性能好,軸頸不需硬化處理,同時 金屬消耗量少,機械加工量也少。為提高曲軸的疲勞強度,消除應(yīng)力集

49、中,軸頸表面應(yīng)進行噴丸處理,圓角處 要經(jīng)滾壓處理。3、曲軸構(gòu)造曲軸基本上由若干個單元曲拐構(gòu)成。一個曲柄銷,左右兩個曲柄臂和左右兩個主軸頸構(gòu)成一個單元曲拐。 單缸發(fā)動機的曲軸只有一個曲拐,多缸直列式發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)與氣缸數(shù)相同,V型發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于 氣缸數(shù)的一半。將若干個單元曲拐按照一定的相位連接起來再加上曲軸前、后端便構(gòu)成一根曲軸。多數(shù)發(fā)動機 的曲軸,在其曲柄臂上裝有平衡重。按單元曲拐連接方法的不同,曲軸分為整體式和組合式兩類。4、曲拐布置與多缸發(fā)動機的工作順序各曲拐的相對位置或曲拐布置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和發(fā)動機工作順序。當氣缸數(shù)和氣缸排列形式 確定之后,曲拐布置就只取決于發(fā)動

50、機工作順序。在選擇發(fā)動機工作順序時,應(yīng)注意以下幾點:1應(yīng)該使接連作功的兩個氣缸相距盡可能的遠,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(yīng)該相同。發(fā)火間隔時間若以曲軸轉(zhuǎn)角計則稱發(fā)火間隔角。在發(fā)動機完成一個工 作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi),每個氣缸都應(yīng)發(fā)火作功一次。對于氣缸數(shù)為 i 的四沖程發(fā)動機,其發(fā)火間隔角應(yīng)為 720°/i,即曲軸每轉(zhuǎn)720°/i 時,就有一缸發(fā)火作功,以保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。3V型發(fā)動機左右兩列氣缸應(yīng)交替發(fā)火。四沖程直列四缸發(fā)動機的發(fā)火間隔角為720°/4=180°。4個曲拐在同一平面內(nèi)。發(fā)動機工作順序為1-3-4-

51、2或1-2-4-3,其工作循環(huán)見表2-1和表2-2。 四沖程直列四缸發(fā)動機工作循環(huán)表 四行程直列六缸發(fā)動機的發(fā)火順序和曲拐布置:四行程直列六缸發(fā)動機發(fā)火間隔角為720°/6=120°,六個 曲拐分別布置在三個平面內(nèi),發(fā)火順序是1-5-3-6-2-4,其工作循環(huán)表見表2-3。 四沖程V型六缸發(fā)動機的發(fā)火間隔角仍為120°,3個曲拐互成120°。工作順序R1-L3-R3-L2-R3-L1。面對發(fā) 動機的冷卻風扇,右列氣缸用R表示,由前向后氣缸號分別為R1、R2、R3;左列氣缸用L表示,氣缸號分別為 L1、L2和L3,工作循環(huán)見表2-4。 四沖程V8發(fā)動機的發(fā)

52、火間隔角為720°/8=90°, 4個曲拐互成90°。工作順序基本上有兩種:R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2和L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1 (二曲軸前、后端密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

53、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)減振器當發(fā)動機工作時,曲軸在周期性變化的轉(zhuǎn)矩作用下,各曲拐之間發(fā)生周期性相對扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為扭轉(zhuǎn)振 動,簡稱扭振。當發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的變化頻率與曲軸扭轉(zhuǎn)的自振頻率相同或成整數(shù)倍時,就會發(fā)生共振。共振時扭 轉(zhuǎn)振幅增大,并導(dǎo)致傳動機構(gòu)磨損加劇,發(fā)動機功率下降,甚至使曲軸斷裂。為了消減曲軸的扭轉(zhuǎn)振動,現(xiàn)代 汽車發(fā)動機多在扭轉(zhuǎn)振幅最大的曲軸前端裝置扭轉(zhuǎn)減振器。汽車發(fā)動機多采用橡膠扭轉(zhuǎn)減振器、硅油扭轉(zhuǎn)減振 器和硅油橡膠扭轉(zhuǎn)減振器等。1、橡膠扭轉(zhuǎn)減振器減振器殼體與曲軸連接,減振器殼體與扭轉(zhuǎn)振動慣性質(zhì)量粘結(jié)在硫化橡膠層上。發(fā)動機工作時,減振器殼 體與曲

54、軸一起振動,由于慣性質(zhì)量滯后于減振器殼體,因而在兩者之間產(chǎn)生相對運動,使橡膠層來回揉搓,振 動能量被橡膠的內(nèi)摩擦阻尼吸收,從而使曲軸的扭振得以消減。橡膠扭轉(zhuǎn)減振器結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,制造容 易,在汽車上廣為應(yīng)用。但其阻尼作用小,橡膠容易老化,故在大功率發(fā)動機上較少應(yīng)用。2、硅油扭轉(zhuǎn)減振器由鋼板沖壓而成的減振器殼體與曲軸連接。側(cè)蓋與減振器殼體組成封閉腔,其中滑套著扭轉(zhuǎn)振動慣性質(zhì) 量。慣性質(zhì)量與封閉腔之間留有一定的間隙,里面充滿高粘度硅油。當發(fā)動機工作時,減振器殼體與曲軸一起 旋轉(zhuǎn)、一起振動,慣性質(zhì)量則被硅油的粘性摩擦阻尼和襯套的摩擦力所帶動。由于慣性質(zhì)量相當大,因此它近似作勻速轉(zhuǎn)動,于是在慣性質(zhì)量與減振器殼體間產(chǎn)生相對運動。曲軸的振動能量被硅油的內(nèi)摩擦阻尼吸收,使 扭振消除或減輕。硅油扭轉(zhuǎn)減振器減振效果好,性能穩(wěn)定,工作可靠,結(jié)構(gòu)簡單,維修方便,所以在汽車發(fā)動 機上的應(yīng)用日益普遍。但它需要良好的密封和較大的慣性質(zhì)量,致使減振器尺寸較大。 3、硅油橡膠扭轉(zhuǎn)減振器硅油橡膠扭轉(zhuǎn)減振器中的橡膠環(huán)6主要作為彈性體,并用來密封硅油和支撐慣性質(zhì)量1。在封閉腔內(nèi)注滿 高粘度硅油。硅油橡膠扭轉(zhuǎn)減振器集中了硅油扭轉(zhuǎn)減振器和橡膠扭轉(zhuǎn)減振器二者的優(yōu)點,即體積小、質(zhì)量輕 和