1曲連機(jī)構(gòu)1課件

1、第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)8/4/20221第1頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 概述一、功用：將燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，再轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對(duì)外輸出動(dòng)力 8/4/20222第2頁(yè)，共54頁(yè)。二、組成：1、機(jī)體組：氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋和氣缸墊-不動(dòng)件8/4/20223第3頁(yè)，共54頁(yè)。2、活塞連桿組：由活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)和連桿-運(yùn)動(dòng)件8/4/20224第4頁(yè)，共54頁(yè)。3、曲軸飛輪組：曲軸、飛輪減振器8/4/20225第5頁(yè)，共54頁(yè)。三、受力分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)受的力主要有氣壓力P，往復(fù)慣性力Pj，旋轉(zhuǎn)離心力Pc和摩擦力F。PPjPCF8/4/20226第6頁(yè)，共54

2、頁(yè)。1、 氣壓力：氣壓力P的集中力PP分解為側(cè)壓力NP和SP， SP分解為RP和TP，RP使曲軸主軸頸處受壓，TP為周向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的力。(1)作功行程：側(cè)壓力NP向左，活塞的左側(cè)面壓向氣缸壁，左側(cè)磨損嚴(yán)重NPSPPRPTP8/4/20227第7頁(yè)，共54頁(yè)。(2)壓縮行程：側(cè)壓力NP向右，活塞的右側(cè)面壓向氣缸壁，左側(cè)磨損嚴(yán)重NPPSPRPTP8/4/20228第8頁(yè)，共54頁(yè)。2、 往復(fù)慣性力Pj：活塞在上半行程時(shí)，慣性力都向上，下半行程時(shí)，慣性力都向下。在上下止點(diǎn)活塞運(yùn)動(dòng)方向改變，速度為零，加速度最大，慣性力也最大；在行程中部附近，活塞運(yùn)動(dòng)速度最大，加速度為零，慣性力也等于零。Pj8/4/20

3、229第9頁(yè)，共54頁(yè)。3、 離心慣性力PC：旋轉(zhuǎn)機(jī)件的圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心慣性力，方向背離曲軸中心向外。離心力加速軸承與周頸的磨損，也引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)而傳到機(jī)體外。Pc8/4/202210第10頁(yè)，共54頁(yè)。4、摩擦力F：指相互運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力，它是造成配合表面磨損的根源。F8/4/202211第11頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 機(jī)體組機(jī)體組由氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋、氣缸墊組成。8/4/202212第12頁(yè)，共54頁(yè)。1、 構(gòu)造氣缸體內(nèi)引導(dǎo)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒就是氣缸，氣缸外面制有水套以散熱。曲軸箱上有主軸承座孔，還有主油道和分油道。 8/4/202213第13頁(yè)，共54頁(yè)。2、 氣缸的

4、排列形式（1） 直列式：多用于六缸以下的發(fā)動(dòng)機(jī)。（2） V型式：它縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度和高度，多用于八缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī)。（3）對(duì)置式：是V型的特殊形式。 8/4/202214第14頁(yè)，共54頁(yè)。3、 曲軸箱的型式（1） 平分式 定義：主軸承座孔中心線位于曲軸箱分開(kāi)面上。 特點(diǎn)：剛度小，前后端呈半圓形，與油底殼接合面的密封較困難。 應(yīng)用：中小型發(fā)動(dòng)機(jī)。 8/4/202215第15頁(yè)，共54頁(yè)。（2） 龍門(mén)式定義：主軸承座孔中心線高于曲軸箱分開(kāi)面。 特點(diǎn)：剛度較大，油底殼前后端為一平面，密封簡(jiǎn)單可靠。 應(yīng)用：大中型發(fā)動(dòng)機(jī)。 8/4/202216第16頁(yè)，共54頁(yè)。（3） 隧道式定義：主軸承座孔不分開(kāi)。

5、 特點(diǎn)：剛度最大，主軸承同軸度易保證，主軸承用滾動(dòng)軸承。 應(yīng)用：負(fù)荷較大的柴油機(jī)。 8/4/202217第17頁(yè)，共54頁(yè)。二、油底殼1.功用：貯存和冷卻機(jī)油并封閉曲軸箱。2.構(gòu)造：（1）用薄鋼板沖壓而成。（2） 內(nèi)部設(shè)有穩(wěn)油擋板，以防止汽車(chē)振動(dòng)時(shí)油底殼油面產(chǎn)生較大的波動(dòng)。（3）最低處有放油塞曲軸箱與油底殼之間有密封襯墊。 8/4/202218第18頁(yè)，共54頁(yè)。三、氣缸套1.目的：解決成本與壽命之間的矛盾。氣缸內(nèi)鑲了用耐磨的高級(jí)鑄鐵材料制成的氣缸套，而缸體則可用價(jià)廉的普通鑄鐵或質(zhì)量輕的鋁合金制成，這樣，既延長(zhǎng)了使用壽命，又節(jié)省了好材料。 8/4/202219第19頁(yè)，共54頁(yè)。2.型式（1）

6、 干式缸套13mm 定義：其外表面不直接與冷卻水接觸。 特點(diǎn)：1)壁厚較?。?mm3mm）；2)與缸體承孔過(guò)盈配合；3)不易漏水漏氣。 13mm8/4/202220第20頁(yè)，共54頁(yè)。（2） 濕式缸套定義：其外表面直接與冷卻水接觸。特點(diǎn)：1)壁厚較厚（5mm9mm）；2)散熱效果好；3)易漏水漏氣；4)易穴蝕 59mm0.050.15mm8/4/202221第21頁(yè)，共54頁(yè)。定位：1）徑向：靠上下兩個(gè)凸出的、與氣缸體間為動(dòng)配合的圓環(huán)帶A和B。2）軸向：利用缸套上部凸緣與缸體相應(yīng)的臺(tái)階。0.050.15mmAB8/4/202222第22頁(yè)，共54頁(yè)。密封：上部：缸套頂面高出缸體0.05mm0.

7、15mm，當(dāng)氣缸蓋螺栓擰緊后，缸套與缸體凸臺(tái)接合處、缸套與缸墊接合處，承受較大的壓緊力。0.050.15mm8/4/202223第23頁(yè)，共54頁(yè)。1）下部：13個(gè)耐熱耐油的橡膠密封圈。8/4/202224第24頁(yè)，共54頁(yè)。四、氣缸蓋1、結(jié)構(gòu)：氣缸蓋上有冷卻水套、燃燒室、進(jìn)排氣門(mén)道、氣門(mén)導(dǎo)管孔和進(jìn)排氣門(mén)座、火花塞孔（汽油機(jī)）或噴油器座孔。 8/4/202225第25頁(yè)，共54頁(yè)。2、汽油機(jī)燃燒室（圖213）（1） 盆形燃燒室：其特點(diǎn)為1） 氣門(mén)平行于氣缸軸線；2）有擠氣面，可形成擠氣渦流；3）盆的形狀狹窄，氣門(mén)尺寸受限，換氣質(zhì)量較差，燃燒速度較低，CO和HC排放較高而NO的排放較低。8/4/

8、202226第26頁(yè)，共54頁(yè)。8/4/202227第27頁(yè)，共54頁(yè)。（2）楔形燃燒室：其特點(diǎn)為1） 氣門(mén)斜置，氣流導(dǎo)流較好，充氣效率高；2） 有擠氣面，可形成擠氣渦流；燃燒速度較快，CO和HC排放較低而NO的排放稍高。 8/4/202228第28頁(yè)，共54頁(yè)。（3）半球形燃燒室：其特點(diǎn)為 1)氣門(mén)成橫向V型排列，因此氣門(mén)頭部直徑可以做得較大，換氣好； 2)火花塞位于燃燒室的中部火焰行程短，燃燒速度最高，動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性最好。是高速發(fā)動(dòng)機(jī)常用的燃燒室；3)CO和HC排放最少，而NO的排放較高。 8/4/202229第29頁(yè)，共54頁(yè)。五、氣缸墊1.作用：保證氣缸體與氣缸蓋間的密封，防止漏水、漏

9、氣、漏油。8/4/202230第30頁(yè)，共54頁(yè)。2.構(gòu)造（圖214）金屬石棉墊：（見(jiàn)a、b）外包銅皮和鋼片，且在缸口、水孔、油道口周?chē)磉吋訌?qiáng)，內(nèi)填石棉（常摻入銅屑或鋼絲，以堅(jiān)強(qiáng)導(dǎo)熱）。 8/4/202231第31頁(yè)，共54頁(yè)。（1） 金屬骨架石棉墊：以編織的鋼絲網(wǎng)（圖c）或有孔鋼板（圖d）為骨架，外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口處用金屬片包邊。8/4/202232第32頁(yè)，共54頁(yè)。純金屬墊：（見(jiàn)圖e）由單層或多層金屬片（銅、鋁或低碳鋼）制成，用于某些強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)。 8/4/202233第33頁(yè)，共54頁(yè)。安裝注意：金屬皮的金屬石棉墊，缸口金屬卷邊一面應(yīng)朝向易修整接觸面或硬平面。因卷邊一面會(huì)

10、對(duì)與其接觸的平面造成壓痕變形。 8/4/202234第34頁(yè)，共54頁(yè)。第三節(jié) 活塞連桿組 8/4/202235第35頁(yè)，共54頁(yè)。組成：活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)、連桿、連桿軸承。 8/4/202236第36頁(yè)，共54頁(yè)。一、活塞（一）功用1、與氣缸蓋、氣缸壁等共同組成燃燒室；2、承力傳力：承受氣體壓力，并將此力傳給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。 8/4/202237第37頁(yè)，共54頁(yè)。（二）材料：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞廣泛采用鋁合金。其特點(diǎn)為1、質(zhì)量?。s為鑄鐵活塞的50%70%）；2、導(dǎo)熱性好（約為鑄鐵的三倍）；3、熱膨脹系數(shù)大。 8/4/202238第38頁(yè)，共54頁(yè)。（三）組成（圖216）根據(jù)其作用，活塞

11、可分為頂部、環(huán)槽部、裙部和活塞銷(xiāo)座四部分。銷(xiāo)座8/4/202239第39頁(yè)，共54頁(yè)。1、頂部：是燃燒室的組成部分，用來(lái)承受氣體壓力。汽油機(jī)活塞的頂部形狀有：（圖217）（1） 平頂：受熱面積小，廣泛采用。（2） 凸頂：與半球形燃燒室配用。（3）凹頂：高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)為了防止碰撞氣門(mén)，也可用凹坑的深度來(lái)調(diào)整壓縮比。 8/4/202240第40頁(yè)，共54頁(yè)。2、活塞銷(xiāo)座：用以安裝活塞銷(xiāo)。在銷(xiāo)座孔兩端有卡環(huán)槽，用以安裝卡環(huán)。 8/4/202241第41頁(yè)，共54頁(yè)。3活塞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。 8/4/202242第42頁(yè)，共54頁(yè)。2)變形規(guī)律（1）活塞的熱

12、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(zhǎng)軸沿銷(xiāo)座孔軸線方向。因銷(xiāo)座處金屬量多而膨脹量大，以及側(cè)壓力作用的結(jié)果。 8/4/202243第43頁(yè)，共54頁(yè)。制造時(shí)變形后8/4/202244第44頁(yè)，共54頁(yè)。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(zhǎng)軸垂直于銷(xiāo)座孔軸線方向，即側(cè)壓力方向。 （3） 銷(xiāo)座處凹陷0.5mm1.0mm。8/4/202245第45頁(yè)，共54頁(yè)。（4） 裙部開(kāi)絕熱膨脹槽（“T”形或形槽），

13、其中橫槽叫絕槽，豎槽叫膨脹槽。（圖224）8/4/202246第46頁(yè)，共54頁(yè)。（5）采用雙金屬活塞：即在活塞裙部或銷(xiāo)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(xiāo)座通過(guò)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225）8/4/202247第47頁(yè)，共54頁(yè)。2） 自動(dòng)調(diào)節(jié)式： 膨脹系數(shù)小的低碳鋼片貼在銷(xiāo)座鋁層的內(nèi)側(cè)，依靠鋼片的牽制作用，及鋼片與鋁殼之間的雙金屬效應(yīng)來(lái)減小裙部側(cè)壓力方向的膨脹量。8/4/202248第48頁(yè)，共54頁(yè)。3)筒形鋼片式：澆鑄時(shí)，將鋼筒夾在鋁合金中（圖227），冷凝時(shí)鋼筒內(nèi)外側(cè)的鋁合金分別產(chǎn)生“收縮縫隙”和拉應(yīng)力。工作時(shí)因要先消除“收縮縫隙”和拉應(yīng)力而膨脹量減小。 8/4/202249第49頁(yè)，共54頁(yè)。（五）偏置銷(xiāo)座（圖232）1、定義：活塞銷(xiāo)座朝向承受作功側(cè)壓力的一面（圖示左側(cè)）偏移1mm2mm。2、作用：減輕活塞換向時(shí)對(duì)氣缸壁的敲擊。 8/4/202250第50頁(yè)，共54頁(yè)。8/4/202251第51頁(yè)，共54頁(yè)。8/4/202252第52頁(yè)，共54頁(yè)。3、原理：因銷(xiāo)座偏置，