汽車概論-第3章-發(fā)動機(jī)之曲柄連桿機(jī)構(gòu)

06二月2023106二月20232曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用熱能機(jī)械能燃?xì)鈮毫?/p>

轉(zhuǎn)矩連桿活塞曲軸06二月20233曲柄連桿機(jī)構(gòu)能量轉(zhuǎn)換熱能

轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能向工作機(jī)構(gòu)輸出機(jī)械能06二月20234曲柄連桿機(jī)構(gòu)工作過程將活塞頂上的燃?xì)鈮毫D(zhuǎn)變?yōu)榍S轉(zhuǎn)矩06二月20235曲柄連桿機(jī)構(gòu)的組成1、機(jī)體組

氣缸體曲軸箱氣缸套氣缸蓋氣缸墊油底殼等2、活塞連桿組

活塞活塞環(huán) 活塞銷連桿等3、曲軸飛輪組

曲軸飛輪等06二月2023606二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院706二月2023806二月202391.機(jī)體組的功用

機(jī)體組是發(fā)動機(jī)的支架是各機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)的裝配機(jī)體氣缸蓋密封氣缸、形成燃燒室機(jī)體與氣缸蓋內(nèi)水套—冷卻系統(tǒng)機(jī)體與氣缸蓋內(nèi)油道—潤滑系統(tǒng)06二月202310（1）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度、耐磨損和耐腐蝕、適當(dāng)冷卻（以免損壞和變形）發(fā)動機(jī)中最大的零件承受拉、壓、彎、扭等機(jī)械負(fù)荷承受高溫燃?xì)夂艽蟮臒嶝?fù)荷發(fā)動機(jī)大部分零件安裝在機(jī)體上（2）力求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕盡量減小整機(jī)的重量（發(fā)動機(jī)最大的零件）加強(qiáng)肋（減小質(zhì)量、保證剛度與強(qiáng)度）（3）機(jī)體材料一般高強(qiáng)度灰鑄鐵、鋁合金合金鑄鐵

機(jī)體工作條件、要求及材料06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院11

氣缸的排列方式（發(fā)動機(jī)形式）直列式V型式對置式06二月202312氣缸W型式大眾W12由兩個夾角為15°的V6發(fā)動機(jī)，以72°的夾角組成擁有5.6升的排量

06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院13A8L6.0及其W12發(fā)動機(jī)

06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院14

氣缸的結(jié)構(gòu)形式（氣缸套）（1）無氣缸套式優(yōu)點：縮短氣缸中心距，減小機(jī)體尺寸質(zhì)量機(jī)體剛度大、工藝性好缺點：耐磨合金鑄鐵成本高無氣缸套式鋁合金缸體氣缸表面鍍鉻，提高耐磨性

06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院15干式缸套灰鑄鐵或鋁合金缸體可卸干式缸套（2）干式缸套式1~306二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院16（3）濕式缸套式普通鑄鐵或鋁合金缸體AB環(huán)帶：徑向定位凸緣C：軸向定位缸套頂面略高于缸體平面：0.05~0.15mm密封圈：下部1~3道密封圈ABC0.05~0.155~906二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院17干、濕式缸套比較和冷卻水直接接觸與缸體配合較松壁厚5～9mm

不直接和冷卻水接觸與缸體緊配合壁厚1～3mm

缸套材料：合金鑄鐵或合金鋼06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院1806二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院196.水冷和風(fēng)冷氣缸體（1）水冷氣缸體利用水套中的冷卻水流過高溫零件的周圍帶走多余熱量06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院20缸體與曲軸箱分開鑄缸體和缸蓋鑄有散熱片如有風(fēng)扇可加強(qiáng)散熱（2）風(fēng)冷氣缸體06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院21氣缸蓋

1.氣缸蓋的組成

密封氣缸上部形成燃燒室冷卻水套與缸體水套相通

設(shè)有進(jìn)排氣座、氣門導(dǎo)管孔設(shè)有進(jìn)排氣通道汽油機(jī)缸蓋：設(shè)有火花塞座孔柴油機(jī)缸蓋：設(shè)有噴油器座孔06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院22氣缸蓋氣缸蓋示意圖氣缸蓋實物06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院235.燃燒室（1）燃燒室基本要求結(jié)構(gòu)經(jīng)湊：（表面積/容積）要小，減小熱損失，提高熱效率能增大進(jìn)氣門直徑或進(jìn)氣道通道面積：增加進(jìn)氣量，提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和功率能在壓縮行程終點產(chǎn)生擠氣渦流：以提高混合氣燃燒速度，保證混合氣充分燃燒汽油機(jī)燃燒室：應(yīng)保證火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x最短，以防止發(fā)生不正常燃燒柴油機(jī)燃燒室：應(yīng)與燃油噴射、空氣渦流運動進(jìn)行良好配合06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院24（2）汽油機(jī)燃燒室楔形盆形半球形06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院25（3）柴油機(jī)燃燒室①直噴式燃燒室ω形燃燒室球形燃燒室06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院26②分開式燃燒室渦流燃燒室預(yù)燃燃燒室噴油器噴油器渦流室預(yù)燃室06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院27直噴式燃燒室燃燒室容積集中于活塞頂上的燃燒室凹坑內(nèi)06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院28渦流燃燒室空氣被擠入渦流室形成強(qiáng)烈有規(guī)則渦流運動大部分柴油在渦流室內(nèi)燃燒形成二次渦流混合燃燒06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院29思考題（續(xù)）1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用和組成？2.氣缸體的結(jié)構(gòu)形式及概念比較?3.氣缸的三種排列方式及特點?4.比較干式和濕式缸套的特點?5.機(jī)體組由哪些零件組成？

6.汽油機(jī)和柴油機(jī)燃燒室的種類？課外06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院30

活塞連桿組

活塞活塞環(huán)活塞銷連桿組曲軸飛輪組

活塞

活塞環(huán)

活塞銷

連桿組

06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院31活

塞

活塞功用

（1）承受氣缸中的燃?xì)鈮毫Γ?）將燃?xì)庾饔昧νㄟ^活塞銷和連桿傳給曲軸，推動曲軸旋轉(zhuǎn)（3）參與組成燃燒室06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院32工作條件：高溫、高壓、高速往復(fù)直線運動

要求：活塞的質(zhì)量要小，可以減小慣性力；熱膨脹系數(shù)要小，減小受熱時的變形；導(dǎo)熱性好，防止活塞過熱，發(fā)生損壞；耐磨性好，防止在往復(fù)運動中大量磨損。

材料：常用鋁合金制造，質(zhì)量小，導(dǎo)熱性好，但是熱膨脹系數(shù)大，高溫下，強(qiáng)度和硬度下降很快。有的柴油機(jī)采用高級鑄鐵或耐熱鋼制造。06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院33成型方法鑄造：高溫強(qiáng)度下降較小、成本低，易出現(xiàn)氣孔、縮松等鑄造缺陷。

鍛造：強(qiáng)度比鑄造高、導(dǎo)熱性較好，適用于強(qiáng)化發(fā)動機(jī)，制造成本高。06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院34

活塞構(gòu)造活塞頂部活塞頭部活塞裙部06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院35（1）活塞頂部（燃燒室組成部分）汽油機(jī)多采用平頂、有些采用凹頂二沖程汽油機(jī)多用凸頂柴油機(jī)多采用各種各樣的凹坑凸頂凹坑平頂凹頂06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院36（2）活塞頭部（活塞環(huán)槽以上部位）承受氣體壓力將熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁與活塞環(huán)實現(xiàn)氣缸密封①主要作用06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院37環(huán)槽環(huán)槽護(hù)圈可保護(hù)和加強(qiáng)鋁合金活塞環(huán)槽隔熱槽(有時)

使部分熱流轉(zhuǎn)向二、三環(huán)②主要結(jié)構(gòu)氣環(huán)油環(huán)熱負(fù)荷較高發(fā)動機(jī)采用06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院38（3）活塞裙部（活塞環(huán)槽以下部位）①功用

②橢圓變形

為活塞導(dǎo)向和承受側(cè)壓力燃?xì)鈮毫κ谷共繌澢冃蝹?cè)壓力使銷座軸線方向增大熱變形使銷座軸線方向增大06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院39活塞裙部橢圓形冷態(tài)下把活塞加工成裙部斷面為長軸垂直于活塞銷方向的橢圓形06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院40活塞銷座附近裙部外表面下陷為減少活塞銷座附近處的熱變形量06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院41④活塞銷座軸線布置活塞越過上止點時側(cè)壓力方向改變會產(chǎn)生“敲缸”噪聲可減輕活塞“敲缸”噪聲，但會引起裙部兩端尖角的磨損或變形增大主推力面活塞銷偏移布置(偏移活塞軸線1~2mm)活塞銷對中布置06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院42二、活

塞

環(huán)

1.活塞環(huán)功用

氣環(huán)

刮油均勻油膜輔助密封油環(huán)密封導(dǎo)熱

06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院43三、活

塞

銷

1.活塞銷功用

連接活塞和連桿

將活塞承受的力傳給連桿

活塞銷連桿襯套卡環(huán)06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院44四、連

桿

組

連桿襯套連桿體連桿螺栓連桿軸承上軸瓦連桿軸承下軸瓦連桿蓋螺母連桿襯套連桿體連桿軸承上軸瓦連桿軸承下軸瓦連桿蓋連桿螺栓集油孔噴油孔06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院451.連桿組功用活塞曲軸往復(fù)運動旋轉(zhuǎn)運動連桿力06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院463.連桿構(gòu)造

小頭桿身大頭小頭桿身大頭集油孔噴油孔縱向油道06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院47（3）連桿大頭①剖分形式（連桿大頭剖分，用連桿螺栓緊固）

平切口斜切口結(jié)合面與連桿軸線垂直剛度大變形小成本低汽油機(jī)采用平切口結(jié)合面與連桿軸線成30°~60°夾角連桿體能從缸體上端取出多用于柴油機(jī)06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院484.V型發(fā)動機(jī)連桿

（1）并列連桿前后連桿可通用左右兩列活塞運動規(guī)律相同增加了曲軸和發(fā)動機(jī)長度優(yōu)點缺點06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院49（2）主副連桿主副連桿不能互換兩列活塞運動規(guī)律和上止點位置不相同優(yōu)點不會增加發(fā)動機(jī)長度缺點主連桿副連桿06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院50（3）叉形連桿兩列氣缸無需錯開兩列氣缸中活塞運動規(guī)律相同連桿大頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛度較差優(yōu)點缺點叉形連桿內(nèi)連桿叉形連桿軸承內(nèi)連桿軸承06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院51思考題?1.指出右圖中各零件的名稱？(活塞連桿部分)課堂06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院52曲軸飛輪組

飛輪曲軸曲軸軸承曲軸

曲軸前后端密封

曲軸扭轉(zhuǎn)減震器

飛輪

曲軸軸承

平衡機(jī)構(gòu)

06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院53一、曲

軸

1.曲軸功用曲軸氣體壓力轉(zhuǎn)矩飛輪汽車傳動系驅(qū)動配氣機(jī)構(gòu)和其它輔助裝置06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院543.曲軸構(gòu)造

平衡重輸出端曲軸前端主軸頸連桿軸頸曲柄臂單元曲拐自由端曲軸后端06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院55（1）曲軸分類①按單元曲拐連接方式分類

整體式曲軸各單元曲拐鍛造或鑄造成整體工作可靠質(zhì)量輕結(jié)構(gòu)簡單加工面少主軸頸連桿軸頸曲柄臂概念特點06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院56組合式曲軸由單元曲拐組合裝配方便制造和更換結(jié)構(gòu)復(fù)雜拆裝不便曲柄臂兼作主軸頸單元曲拐滾動軸承(主軸承)配用隧道式機(jī)體概念特點06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院57②按主軸頸數(shù)分類全支承曲軸相鄰兩個曲拐間都有主軸頸抗彎曲能力強(qiáng)可減輕主軸頸載荷概念主軸頸多加工面多曲軸和機(jī)體較長缺點優(yōu)點06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院58非全支承曲軸主軸頸數(shù)少于全支承曲軸概念缺點優(yōu)點與全支承曲軸恰好相反06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院59（3）曲軸前端曲軸帶輪空調(diào)壓縮機(jī)動力轉(zhuǎn)向泵張緊輪導(dǎo)向輪發(fā)電機(jī)曲軸正時齒形帶輪曲軸鏈輪凸輪軸正時齒形帶輪水泵機(jī)油泵06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院60曲軸前端驅(qū)動06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院61（4）曲軸后端曲軸帶輪曲軸正時齒形帶輪曲軸鏈輪安裝飛輪用凸緣飛輪06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院62（5）曲軸潤滑機(jī)油機(jī)體油道主軸承主軸頸曲軸油孔連桿軸承連桿軸頸06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院63（1）直列四缸發(fā)動機(jī)工作循環(huán)發(fā)火間隔角720?/4=180?工作順序1-3-4-21-2-4-314321-42-3180?06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院64工作循環(huán)表（1-3-4-2）曲軸轉(zhuǎn)角(°)第一缸第二缸第三缸第四缸0~180排氣壓縮進(jìn)氣180~360排氣進(jìn)氣壓縮360~540進(jìn)氣壓縮排氣540~720壓縮進(jìn)氣排氣作功作功作功作功06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院65（2）直列六缸發(fā)動機(jī)工作循環(huán)發(fā)火間隔角720?/6=120?工作順序1-5-3-6-2-41-4-2-6-3-514321-63-4120?562-506二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院66工作循環(huán)表（1-5-3-6-2-4）曲軸轉(zhuǎn)角(?)

第一缸第二缸第三缸第四缸第五缸第六缸0~1800~60排氣壓縮進(jìn)氣60~120壓縮排氣120~180進(jìn)氣180~360180~240排氣壓縮240~300

進(jìn)氣300~360壓縮排氣360~540360~420進(jìn)氣420~480排氣壓縮480~540進(jìn)氣540~720540~600壓縮排氣600~660進(jìn)氣660~720作功作功作功作功作功作功06二月2023湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院67（3）V8發(fā)動機(jī)工作循環(huán)發(fā)火間隔角720?/8=90?工作順序R1-L1-R4-L4