c第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)

第二章機(jī)體組和曲柄連桿機(jī)構(gòu)一、概述

1、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用

把燃?xì)庾饔迷诨钊數(shù)牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩。

2、組成

機(jī)體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組

3、氣體作用力

進(jìn)氣、排氣氣體壓力較小，對(duì)機(jī)件影響不大。氣體作用力隨活塞位移而變化，造成曲軸軸徑等處磨損不均勻和氣缸壁磨損不均勻。4、往復(fù)慣性力和離心力

（1）往復(fù)慣性力與活塞、活塞銷、連桿小頭質(zhì)量及曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān)；（2）離心力與曲柄半徑、旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量及曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān)。二、機(jī)體組

1、機(jī)體組的功用及組成

主要由機(jī)體、氣缸蓋罩、氣缸蓋、油底殼、主軸承蓋等組成。機(jī)體組是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)和其他各系的裝配基體。2、機(jī)體結(jié)構(gòu)

（1）曲軸箱與氣缸體的結(jié)構(gòu)形式

a平底式（一般式）b龍門式c隧道式（2）氣缸排列形式單列式、V型、對(duì)置式（3）氣缸套形式無缸套、干缸套、濕缸套3、氣缸蓋（1）作用及組成

封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。對(duì)頂置式發(fā)動(dòng)機(jī)，一般應(yīng)有進(jìn)排氣門座、氣門導(dǎo)管、冷卻水套、火花塞或噴油泵安裝孔等。（2）氣缸蓋的結(jié)構(gòu)形式

單體氣缸蓋：只覆蓋一個(gè)氣缸塊狀氣缸蓋：覆蓋兩個(gè)以上氣缸整體氣缸蓋：覆蓋所有的一列氣缸（3）燃燒室種類對(duì)燃燒室的要求：

a結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，冷卻面積??；

b壓縮終了氣體具有一定渦流運(yùn)動(dòng)；

c增大進(jìn)氣門面積。燃燒室種類：楔形：充氣效率高，燃燒速度快，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性好，但工作粗暴。倒盆形：結(jié)構(gòu)簡單，進(jìn)氣阻力大。半球形：充氣效率高，散熱損失小。蓬形：與半球形相仿，高速性好。多球形：結(jié)構(gòu)緊湊，氣道平直，可產(chǎn)生擠氣渦流。（4）氣缸蓋冷卻氣缸蓋的冷卻水套與氣缸體相通，利用循環(huán)水冷卻燃燒室等高溫部分。4、氣缸襯墊

保持氣缸密封不漏氣，保證機(jī)體流向氣缸蓋的冷卻液和機(jī)油不泄漏。（1）工作條件：高溫、高壓、一定的腐蝕。（2）要求：足夠強(qiáng)度；耐熱耐腐蝕；具有一定彈性；拆裝方便。（3）種類：

a金屬－石棉襯墊：使用最多

b金屬－復(fù)合材料襯墊

c全金屬襯墊5、油底殼

（1）作用：儲(chǔ)存機(jī)油并封閉曲軸箱（2）特點(diǎn)：a局部做的較深；

b內(nèi)設(shè)擋板；

c下設(shè)放油塞。6、發(fā)動(dòng)機(jī)支承

（1）形式：三點(diǎn)或四點(diǎn)支承（2）特點(diǎn)：支承必須是彈性三、活塞連桿組

活塞連桿組包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿等。

1、活塞（1）作用：承受氣體壓力，并將其傳給活塞銷。（2）工作條件：高溫、高壓、高速。要求：質(zhì)量小，具有一定強(qiáng)度和剛度；熱膨脹系數(shù)小；導(dǎo)熱性好；耐磨。（3）材料：廣泛采用鋁合金（4）構(gòu)造：活塞包括頂部、頭部和裙部a頂部頂部形狀與選用的燃燒室形式有關(guān)。b頭部：活塞環(huán)槽以上的部分。作用：承受氣體壓力，并傳給連桿；與活塞環(huán)一起實(shí)現(xiàn)密封；將活塞頂吸收的熱量通過環(huán)傳到氣缸壁。c裙部：油環(huán)槽下端面至活塞底面的部分，為活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向和承受側(cè)壓力。由于活塞裙部在受熱后會(huì)產(chǎn)生變形，因此，為保證活塞與氣缸壁之間適當(dāng)?shù)拈g隙，活塞裙部在冷態(tài)下具有一定的形狀。另一方面，為減小裙部的熱變形，可采取一些措施。在現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛采用半拖鞋式裙部或拖鞋式裙部的活塞。優(yōu)點(diǎn)：①質(zhì)量輕，比全裙式活塞輕10％～20％，適應(yīng)高速發(fā)動(dòng)機(jī)減小往復(fù)慣性力的需要。

②裙部彈性好，可以減小活塞與氣缸的配合間隙。

③能夠避免與曲軸平衡重發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。

為減少敲缸，活塞銷座軸線向在作功行程中受側(cè)壓力的一面偏1－2mm。

為減小活塞頭部和頂部的熱負(fù)荷，對(duì)活塞可進(jìn)行油冷卻。主要有自由噴射冷卻、振蕩冷卻法和強(qiáng)制冷卻法。2、活塞環(huán)

活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)。活塞環(huán)的工作條件是高溫、高壓、高速和交變應(yīng)力。廣泛應(yīng)用的活塞環(huán)材料是合金鑄鐵。（1）氣環(huán)

A作用：密封和傳熱

B密封原理：在環(huán)的彈力和燃?xì)鈮毫Φ淖饔孟?，使燃?xì)獠荒芡ㄟ^環(huán)與缸壁接觸面及環(huán)與槽的接觸面竄到曲軸箱。

C開口形狀：直開口、階梯形和斜開口D斷面形狀：矩形環(huán)，工藝和導(dǎo)熱性好，但會(huì)產(chǎn)生泵油現(xiàn)象；錐面環(huán)，磨合性好，但傳熱差；扭曲環(huán)，不泵油，易磨合，廣泛應(yīng)用；梯形環(huán)，可將環(huán)槽中雜質(zhì)擠出，用于柴油機(jī)；桶面環(huán)，密封好，但工藝復(fù)雜；頂岸環(huán)，密封性好。（2）油環(huán)

A作用：刮油

B類型：槽孔式、槽孔撐簧式、鋼帶組合（3）活塞環(huán)組合依各環(huán)的特點(diǎn)，從提高密封性、刮油能力和潤滑性角度出發(fā)，可選擇不同的組合方式。3、活塞銷

用于連接活塞和連桿小頭，并將活塞承受的氣體作用力傳給連桿。要有足夠強(qiáng)度、剛度和耐磨性，質(zhì)量要輕。一般用低碳鋼或低碳合金鋼制造。內(nèi)孔形狀有圓柱形、兩段截錐形、組合形。4、連桿（1）作用：將活塞承受的力傳給曲軸。（2）受力：承受壓縮、拉伸和彎曲等的交變載荷，要求足夠強(qiáng)度、剛度，質(zhì)量小。一般用中碳鋼或合金鋼模鍛而成。（3）構(gòu)造：一般包括連桿襯套、連桿小頭、桿身、連桿大頭、連桿軸瓦、連桿蓋和螺栓組成。A連桿小頭與活塞銷連接，有全浮和半浮兩種連接方式。B桿身做成工字形，有些加工有油道。C連桿大頭與曲軸的曲柄銷連接。

一般做成剖分式的：平切口和斜切口。兩種切口方式有不同的定位。D連桿軸瓦是裝在連桿大頭的分成兩半的滑動(dòng)軸承。一般厚1－3mm。

軸瓦背面沖出凸臺(tái)，以防止軸向移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。有些內(nèi)表面加工油槽。EV型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿左右兩列氣缸連桿支于同一個(gè)曲柄銷上。

a并列連桿式：可通用，活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，但增加發(fā)動(dòng)機(jī)長度；

b主副連桿式：不能互換，運(yùn)動(dòng)規(guī)律及受力不同。

c叉形連桿：運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，但剛度不高，工藝復(fù)雜。四、曲軸飛輪組

主要由曲軸和飛輪及其他不同作用的零件和附件組成。1、曲軸（1）作用、工作條件和材料作用：曲軸承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本身軸線的力矩。工作條件：承受周期性的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。材料：一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛。（2）構(gòu)造曲軸由曲柄銷、曲柄臂及主軸頸構(gòu)成的單元曲拐組成。

A、按曲拐連接方式：整體式和組合式

B、按支承方式：全支承和非全支承（3）潤滑性：對(duì)實(shí)心結(jié)構(gòu)，其潤滑靠內(nèi)部油道，對(duì)空心，靠其中油管。（4）發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序和曲拐的布置

在選擇發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1)應(yīng)該使接連作功的兩個(gè)氣缸相距盡可能的遠(yuǎn)，以減輕主軸承載荷和避免在進(jìn)氣行程中發(fā)生搶氣現(xiàn)象。2)各氣缸發(fā)火的間隔時(shí)間應(yīng)該相同。發(fā)火間隔時(shí)間若以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)則稱發(fā)火間隔角。在發(fā)動(dòng)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。對(duì)于氣缸數(shù)為i

的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其發(fā)火間隔角應(yīng)為720°/i，即曲軸每轉(zhuǎn)720°/i時(shí)，就有一缸發(fā)火作功，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。3)V型發(fā)動(dòng)機(jī)左右兩列氣缸應(yīng)交替發(fā)火。發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐的相對(duì)位置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序。（5）曲軸的密封性

A、曲軸前端：借甩油盤和橡膠油封密封。

B、曲軸后端：有多種形式。2、曲軸扭轉(zhuǎn)減震器在發(fā)動(dòng)機(jī)前端裝扭轉(zhuǎn)減震器衰減曲軸扭矩。（1）橡膠扭轉(zhuǎn)減震器（2）硅油扭轉(zhuǎn)減震器（3）硅油—橡膠扭轉(zhuǎn)減震器3、飛輪用于儲(chǔ)存發(fā)動(dòng)機(jī)的能量。要求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡量大。是離合器的主動(dòng)件。有用于起動(dòng)的飛輪齒圈。飛輪上刻有上止點(diǎn)記號(hào)。4、曲軸的止推軸承用于保證曲軸的軸向定位。（1）翻邊軸瓦