第二曲柄連桿機構(gòu)

第二曲柄連桿機構(gòu)第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一

發(fā)動機主要性能指標可在發(fā)動機測功器臺架上試驗測定：試驗時保持一定油門開度，同時用測功器對發(fā)動機施加一定的阻力矩，用轉(zhuǎn)速表測出發(fā)動機轉(zhuǎn)速，低于所需轉(zhuǎn)速則減小阻力矩，反之則加大阻力矩，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在所需轉(zhuǎn)速時，即阻力矩與發(fā)動機輸出有效轉(zhuǎn)矩相等時，測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機有效轉(zhuǎn)矩，用油耗儀測出發(fā)動機單位時間內(nèi)的耗油質(zhì)量B，根據(jù)式（1-1）換算出發(fā)動機有效功率Pe

，根據(jù)式（1-2）換算出發(fā)動機有效燃油消耗率be

。第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一二、發(fā)動機速度特性：指油門開度一定時，發(fā)動機的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。（1）發(fā)動機全負荷速度特性（又稱為發(fā)動機外特性）：指油門全開時，發(fā)動機的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。發(fā)動機最高工作轉(zhuǎn)速時的全負荷有效功率為額定功率，相應(yīng)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，為發(fā)動機銘牌功率和轉(zhuǎn)速。（2）發(fā)動機部分負荷速度特性：指油門部分開啟時，發(fā)動機的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。（3）發(fā)動機工況：一般是用它的功率與曲軸轉(zhuǎn)速來表征，有時也用負荷和曲軸轉(zhuǎn)速來表征。（4）發(fā)動機負荷：發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速下的負荷，就是當時發(fā)動機發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所可能發(fā)出的最大功率之比。注意，不要把負荷與功率混淆，50%負荷不是指油門開啟一半開度，而是指此轉(zhuǎn)速下發(fā)動機輸出功率是油門全開時發(fā)動機輸出功率的一半。TePebeTePebe（a）汽油發(fā)動機外特性（b）汽油發(fā)動機部分負荷速度特性第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一三、汽油機與柴油機速度特性的區(qū)別：

汽油機速度特性曲線表明：發(fā)動機輸出的有效轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而逐漸下降，原因是節(jié)氣門的節(jié)流作用使發(fā)動機的充氣效率下降，氣缸內(nèi)進氣量減少，尤其是部分節(jié)氣門開度時。因此，發(fā)動機輸出功率隨轉(zhuǎn)速增加而增大到極值后迅速下降，不會發(fā)生“飛車”現(xiàn)象。柴油機沒有節(jié)氣門的進氣節(jié)流作用，轉(zhuǎn)速一定時，氣缸內(nèi)進氣質(zhì)量就一定，改變負荷的大小靠改變每循環(huán)噴油量的多少，柴油機速度特性曲線表明：發(fā)動機輸出的有效轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而變化平緩。因此，發(fā)動機輸出功率隨轉(zhuǎn)速增加一直在增大，只是前面增加迅速，后面平緩，因此，一旦噴油泵柱塞卡滯在大油門位置而發(fā)動機外界負載卸去時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速將大幅度上升，直到發(fā)動機冒黑煙，排氣管燒紅，飛輪飛出傷人等嚴重事故發(fā)生，此謂柴油機的“飛車”現(xiàn)象。第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一第六節(jié)內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和編號規(guī)則一、國標GB725-82規(guī)定如下：

1、按所用燃料命名，如柴油機、汽油機等。

2、型號由阿拉伯數(shù)字和漢語拼音字母組成。

3、型號由四部分組成：首部中部系列代號換代標志符號缸數(shù)符號氣缸排列形式符號符號無符號VP含義直列及單缸臥式V型平臥型缸徑符號（以氣缸直徑的數(shù)表示）結(jié)構(gòu)特征符號

符號無符號FZ結(jié)構(gòu)特征水冷風(fēng)冷增壓用途特征符號符號無符號QM用途通用型汽車用摩托車用后部尾部同一系列產(chǎn)品區(qū)分符號6135Q行程符號，E表示二沖程，無符號表示四沖程1、6135Q柴油機2、1E65FM汽油機舉例：第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一第一章復(fù)習(xí)題四沖程汽油機通常由哪些機構(gòu)與系統(tǒng)組成？它們各有什么作用？四沖程柴油機經(jīng)過哪四個活塞行程完成一個工作循環(huán)？期間，曲軸旋轉(zhuǎn)了幾周？配氣凸輪軸旋轉(zhuǎn)了幾

周

？噴油泵凸輪軸旋轉(zhuǎn)了幾周？

二沖程汽油機曲軸旋轉(zhuǎn)幾周完成一個工作循環(huán)？期間，第一活塞行程的定義是什么？包括

哪些

過程？第二活塞行程的定義是什么？包括

哪些

過程？飛輪的作用是什么？二沖程汽油機的飛輪與四沖程汽油機的飛輪相比哪個飛輪的轉(zhuǎn)動慣量大？多缸機的飛輪與單缸機的飛輪相比哪個飛輪的轉(zhuǎn)動慣量大？內(nèi)燃機壓縮比的定義是什么？選擇汽油機壓縮比的主要依據(jù)是什么？選擇柴油機壓縮比的主要依據(jù)是什么？汽油機的壓縮比與柴油機的壓縮比為何不一樣？第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一什么是汽油機爆燃現(xiàn)象？有哪些危害？什么是汽油機表面點火現(xiàn)象？有哪些危害？汽油機與柴油機在可燃混合氣形成方式與點火方式上有何不同？他們所用的壓縮比為何不一樣？四沖程汽油機和四沖程柴油機在總體構(gòu)造上有哪些主要不同？比較二沖程汽油機與四沖程汽油機動力性能、燃油經(jīng)濟性能、HC排放的優(yōu)劣，并說明原因。汽油機型號1E65FM和TJ376Q如何表示發(fā)動機的基本參數(shù)和特征？什么是發(fā)動機的速度特性？什么是發(fā)動機的外特性？第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一

第二章曲柄連桿機構(gòu)

第一節(jié)概述一、曲柄連桿機構(gòu)的作用：

1、將活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動；

2、將作用在活塞頂上的燃氣壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的輸出扭矩。二、組成：機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組。三、工作特點：高溫、高壓、高速、化學(xué)腐蝕。四、受力分析：

1、氣體作用力：在作功行程中，氣體作用力Fp作用在活塞頂上，傳到活塞銷上，分解為Fp1、Fp2，分力Fp1沿連桿傳到曲柄銷上，并可分解為FR和FS，垂直于曲柄的分力FS對曲軸中心形成轉(zhuǎn)矩Ttq，推動曲軸旋轉(zhuǎn)；分力Fp2則將活塞壓向氣缸的左側(cè)。（1）作功行程圖2-1氣體壓力作用情況示意圖第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一在壓縮行程中，作用在活塞頂上的氣體壓力FP也可以分解為兩個分力FP1和FP2，而FP1又可以分解為Fs和FR，分力Fs對曲軸造成一個旋轉(zhuǎn)阻力矩Ttq，企圖阻止曲軸旋轉(zhuǎn)，而FP2則將活塞壓向氣缸的另一側(cè)?？傊?，氣體壓力作用在活塞頂上，通過活塞銷、連桿傳力給曲軸，最終由機體主軸承承受。同時，曲軸終端產(chǎn)生輸出扭矩，而傾倒力矩則使機體左右搖晃，因此，需通過螺栓使機體固定在車架上。（2）壓縮行程圖2-1氣體壓力作用情況示意圖第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一2、往復(fù)慣性力與離心力：活塞加速度：在上止點前后活塞加速度是正值，往復(fù)慣性力朝上；在下止點前后活塞加速度是負值，往復(fù)慣性力朝下。如圖（2-2）。偏離曲軸軸線的曲柄、曲柄銷和連桿大頭繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力，其方向沿曲柄半徑向外。曲軸轉(zhuǎn)速愈高，往復(fù)慣性質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量愈大，則往復(fù)慣性力與離心力愈大，慣性力使曲柄連桿機構(gòu)的各零件和所有軸頸（軸承）受周期性變化的附加負荷，加快磨損。若不加以平衡，慣性力傳到氣缸體外，引起發(fā)動機的振動。（1）活塞在上半行程時的慣性力（2）活塞在下半行程時的慣性力圖2-2往復(fù)慣性力和離心力作用情況示意圖第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)機體組3、摩擦力：忽略不記。五、總結(jié)：曲柄連桿機構(gòu)（包括機體組）各有關(guān)零件受到壓縮、拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)作用。機體組由氣缸體（有的發(fā)動機有曲軸箱）、氣缸蓋和油底殼組成。一、氣缸體水冷發(fā)動機的氣缸體與曲軸箱常鑄成一體，簡稱氣缸體，有的水冷發(fā)動機的氣缸體象風(fēng)冷發(fā)動機的氣缸體一樣，將氣缸體與上曲軸箱（其內(nèi)腔為曲軸運動的空間）分開鑄造，而把油底殼稱之為下曲軸箱。氣缸體內(nèi)孔一般鑲?cè)霘飧滋祝鋬?nèi)表面形成氣缸工作表面。（一）作用：1、內(nèi)孔：（1）形成氣缸工作容積（2）活塞運動導(dǎo)向

2、外部（1）各機構(gòu)和系統(tǒng)的裝配基體（2）散熱（二）要求：1、耐高溫、高壓

2、耐磨損

3、耐腐蝕

4、足夠的剛度和強度（三）材料和工藝：

1、材料（1）氣缸套：優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵或合金鋼（2）氣缸體：灰鑄鐵或鋁合金2、氣缸工作表面制造工藝（2級加工精度）（1）精鏜（2）珩磨（網(wǎng)紋狀）1、改善磨合條件，磨合時間短2、避免拉缸（金屬熔著磨損）漏氣:功率下降竄機油:冒藍煙活塞卡死第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一三、氣缸體結(jié)構(gòu)特點：1、按具體結(jié)構(gòu)形式分為三種：

（1）一般式氣缸體：

曲軸軸線與氣缸體下表面在同一平面上（圖2-3a）。其優(yōu)點是制造方便，質(zhì)量輕，高度低，但剛度低，適用于汽油機。（2）龍門式氣缸體：

氣缸體下表面移至曲軸軸線以下（圖2-3b

）。（a）一般式（b）龍門式（c）隧道式圖2-3氣缸體示意圖

其優(yōu)點是剛度和強度較好，但工藝性較差，適用于柴油機和強化汽油機。（3）隧道式氣缸體：

氣缸體上有完整的主軸承座孔（圖2-3c

）。其優(yōu)點是剛度最好，主軸承座孔不易變形，便于安裝滾動主軸承支承的組合曲軸，各缸主軸承孔同軸度易保證，制造方便，但質(zhì)量大，高度高。2、按冷卻方式分：（1）水冷式：氣缸體內(nèi)鑄有冷卻水套（圖2-4）（2）風(fēng)冷式：氣缸體外鑄有散熱片（圖2-5）第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一3、按鑲缸套方式分為兩種：（1）干式缸套：圖（a）所示，不直接與冷卻水接觸，薄壁（1-3mm），過盈壓配在氣缸體內(nèi)孔中。其優(yōu)點是：密封性好，氣缸體剛性好，不易變形。缺點是：

a、制造成本增加：氣缸體內(nèi)孔、缸套外圓亦需精加工，且薄壁缸套剛性差，加工裝夾時易變形。

b、熱負荷增加：缸套外圓與氣缸體內(nèi)孔理論上是完全接觸，但加工誤差使之不可能完全接觸，因而散熱面積小，影響缸套散熱，必然使缸套、活塞等熱負荷嚴重。

c、氣缸體鑄造工藝性差：水套封閉，去渣困難。

d：缸心距增加，曲軸易彎曲變形：水套封閉。圖2-4水冷發(fā)動機和氣缸蓋圖2-5風(fēng)冷發(fā)動機的氣缸體和氣缸蓋氣缸套水套氣缸體圖2-6（a）干式氣缸套第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一（2）濕式缸套：圖（b）所示，氣缸體水套敞開，缸套與冷卻水直接接觸，薄厚（5-9mm），缸套下端帶橡膠封水圈，氣缸套外圓上大，下?。ㄒ驗闅飧滋紫露藥?-3道橡膠封水圈），且上端與氣缸體內(nèi)孔配合緊，下端配合松，以方便推入氣缸體內(nèi)孔。0.050.15mm氣缸套水套氣缸體橡膠封水圈圖2-6（b）濕式氣缸套（軸向定位）（徑向定位）（徑向定位）

濕式缸套壓配在氣缸體內(nèi)孔時，上部凸肩頂面高出氣缸體頂面0.05-0.15mm，這樣緊固缸蓋時，可將缸墊壓得更緊，以密封燃氣。濕式缸套優(yōu)點是：氣缸套冷卻好；制造成本低；氣缸體鑄造工藝性好；缸心距短，曲軸不易彎曲。濕式缸套缺點是：氣缸體剛性差，容易變形，易漏氣、漏水；氣缸套外圓表面易產(chǎn)生穴蝕現(xiàn)象，常見涂漆。4、按氣缸排列形式分單列雙列直立平臥V型（，相鄰兩缸的連桿大頭共用一個曲柄銷）水平對置（=，每缸的連桿大頭各占用一個曲柄銷）第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一（1）（1）（2）（2）（3）（3）圖2-7多缸發(fā)動機氣缸排列型式（1）單列直立式（直列式）（2）V型（3）水平對置式第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一圖2-8一汽奧迪100型發(fā)動機氣缸體（一般式）第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一1-機油泵2-主軸瓦3-主軸承蓋4-飛輪5-轉(zhuǎn)速傳感器脈沖齒6-止推墊片7-曲軸8-氣缸體9-鏈輪圖2-9桑塔納時代超人2000GSI型轎車AJR發(fā)動機的氣缸體及相關(guān)零件（龍門式）第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一二、氣缸蓋與氣缸墊（一）氣缸蓋1、基本組成：

氣缸蓋上應(yīng)有進、排氣門座及氣門導(dǎo)管和進、排氣門通道等。2、作用：（1）密封氣缸上部（2）構(gòu)成燃燒室（與氣缸壁和活塞頂一起）

（3）構(gòu)成供給系中進、排氣系統(tǒng)及冷卻系、潤滑系的一部分（鑄有進、排氣通道及冷卻水套或散熱片、潤滑油道）3、要求：（1）耐高溫、高壓

（2）耐腐蝕

（3）足夠的剛度和強度4、材料：（1）鋁合金壓鑄：a、導(dǎo)熱性好（汽油機及少數(shù)b、質(zhì)量輕柴油機）c、鑄造流動性好（風(fēng)冷發(fā)動機散熱片鑄造容易）

d、剛度低:易變形導(dǎo)致漏氣、漏水

f、強度低:氣缸蓋螺栓孔易拉毛

g、不耐高溫:超過350C，強度急劇降低（1）降低熱負荷，避免熱應(yīng)力過大而開裂（2）可提高壓縮比（汽油機）（2）灰鑄鐵或合金鑄鐵：a、剛度、強度高（大部分柴油機）b、耐高溫

c、

導(dǎo)熱性差:缸蓋底面鼻梁區(qū)易開裂

d、質(zhì)量重第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一5、結(jié)構(gòu)特點：

（1）多缸發(fā)動機a、單體氣缸蓋：每缸一蓋，剛性好，制造容易，維修方便，但缸心距較長，曲軸容易彎曲。b、整體氣缸蓋：只有一蓋，缸心距最短，發(fā)動機緊湊，曲軸剛性好，但氣缸蓋剛性差，制造困難，維修成本增加。（現(xiàn)代發(fā)動機大部分采用）c、組合氣缸蓋：如兩缸一蓋，便于系列化。（2）按所用燃料分

a、汽油機：（1）氣缸蓋中心加工有裝火花塞的孔（2）進、排氣道一般鑄在氣缸蓋的一側(cè)（進氣管布置在排氣管的上部，利用廢氣加熱進氣管壁面油膜，促進霧化),但現(xiàn)代汽油機采用半球形燃燒室時則進、排氣道鑄在氣缸蓋的兩側(cè)（3）燃燒室在氣缸蓋上，氣缸蓋底部有凹坑。

b、柴油機：（1）氣缸蓋中心加工有裝噴油器的孔（2）進、排氣道鑄在氣缸蓋的兩側(cè)（避免進氣加熱，影響充氣效率，降低發(fā)動機功率）（3）車用中小功率柴油機的氣缸蓋底部沒有凹坑（直噴式燃燒室一般在活塞頂上，分開式燃燒室則在氣缸蓋內(nèi)部）。（3）按冷卻方式分：a、水冷：內(nèi)鑄水套，入水口與氣缸體上水套相通，上部出水口通過節(jié)溫器與散熱器入水口相通。

b、風(fēng)冷：外鑄散熱片，平行于來流方向。第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一圖2-1