曲柄連桿機構

曲柄連桿機構第1頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月一、曲柄連桿機構的功用及組成功用：將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑瓦\動的機械能，再通過連桿將活塞的往復運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力。組成：機體組：主要包括氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋、氣缸套、氣缸襯墊和油底殼等；活塞連桿組：主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等；曲軸飛輪組：主要包括曲軸、飛輪和扭轉(zhuǎn)減振器等。第2頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月曲柄連桿機構的組成框圖第3頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月工作條件高溫：最高可達2500K以上

高壓：最高可達3MPa—5MPa

高速：最高可達3000r/min—6000r/min

化學腐蝕：可燃混合氣和燃燒廢氣直接接觸機件。第4頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月二、機體組第5頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月機體組組成曲軸箱氣缸體氣缸墊氣缸蓋氣缸油道和水道油底殼氣缸蓋罩第6頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣缸體：發(fā)動機的氣缸體和曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體－－曲軸箱，簡稱氣缸體。氣缸：氣缸體上半部有若干個為活塞在其中運動導向的圓柱形空腔。氣缸的工作條件：高溫、高壓，并且有活塞在其中做高速往復運動。氣缸體第7頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣缸體的分類1、按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分：油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。氣缸體上曲軸的主軸承孔為整體式。第8頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月名稱性能應用一般式（平分式）機體高度小、重量輕、結(jié)構緊湊，便于加工拆卸。剛度和強度差。492Q汽油機，90系列柴油機。龍門式強度和剛度較好。工藝性差、結(jié)構笨重、加工困難。捷達轎車、富康轎車、桑塔納轎車隧道式結(jié)構緊湊、剛度和強度好。難加工、工藝性差、曲軸拆卸不方便。負荷較大的柴油機上。性能比較與應用第9頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣缸體的分類2、根據(jù)冷卻方式不同分：水冷、風冷第10頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣缸體的分類3、根據(jù)氣缸的排列方式分：直列式：結(jié)構簡單、加工容易，但發(fā)動機長度和高度較大。V型：縮短了機體的長度和高度，增加了剛度，減輕了發(fā)動機的重量；形狀復雜，加工困難。對置式：高度小，總體布置方便。直列式V型對置式第11頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣缸體的分類4、氣缸套有兩種結(jié)構：干式缸套和濕式缸套。干式缸套：外壁不直接與冷卻水接觸。壁厚1~3mm。特點：強度和剛度都較好，加工復雜，拆裝不便，散熱不良。濕式缸套：外壁直接與冷卻水接觸。壁厚5~9mm。特點：散熱良好、冷卻均勻、加工容易。強度和剛度不如干缸套，易漏水。第12頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣缸套影視第13頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣缸體影視第14頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣缸蓋與氣缸襯墊氣缸蓋罩氣缸蓋氣缸墊襯墊安裝火花塞第15頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣缸蓋功用：密封氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。結(jié)構：氣缸蓋內(nèi)部有與氣缸體相通的冷卻水套，應有進、排氣門座及氣門導管孔和進、排氣通道，有燃燒室、火花塞座孔（汽油機）或噴油器座孔（柴油機），有些還有用以安裝凸輪軸的軸承孔。材料：灰鑄鐵、合金鑄鐵、鋁合金。類型：單體氣缸蓋、整體氣缸蓋。第16頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣缸墊：功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣，漏水和漏油。氣缸蓋罩襯墊氣缸蓋罩和氣缸墊第17頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣缸蓋影視第18頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月類型：①金屬-石棉氣缸墊；②實心金屬片氣缸墊；③加強型無石棉氣缸墊。氣缸蓋的擰緊：擰緊螺栓時，必須按由中央對稱地向四周擴展的順序分幾次進行，最后一次要用扭力扳手按廠家規(guī)定的擰緊力矩值擰緊。鋁合金氣缸蓋：最后必須在發(fā)動機冷態(tài)下擰緊。鑄鐵氣缸蓋：最后必須在發(fā)動機熱態(tài)下擰緊。

氣缸墊第19頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月燃燒室(1)要求：結(jié)構盡可能緊湊，冷卻面積小，以減少熱量損失及縮短火焰行程。使混合氣在壓縮終了時具有一定的渦流運動，以提高混合氣燃燒速度，保證混合氣得到及時和充分燃燒。燃燒室形狀對發(fā)動機的工作影響很大。第20頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月名稱特點示意圖應用半球形結(jié)構緊湊、火焰行程短、燃燒速率高、熱損失小、熱效率高桑塔納、夏利、富康楔形結(jié)構簡單、緊湊、散熱面積小、熱損失少；火花塞置于燃燒室最高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長切諾基盆形工藝性好、成本低、進排氣效果不如半球形燃燒室捷達、奧迪形狀分類第21頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月汽油機燃燒室形狀第22頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月油底殼功用：貯存機油并封閉曲軸箱，又稱為下曲軸箱。使用特點：

(1)設有擋油板—減輕油面的波動。(2)油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動機的磨損。材料：

(1)薄鋼板沖壓(2)鋁合金鑄造第23頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月三、活塞連桿組氣環(huán)油環(huán)活塞銷活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋第24頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月活塞功用：承受氣體壓力，并通過活塞銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)；與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。工作環(huán)境：高溫、散熱條件差；頂部工作溫度高達600～700K，且分布不均勻；高速，線速度達到10m/s，承受很大的慣性力?；钊敳砍惺茏罡呖蛇_3～5MPa（汽油機）的壓力，使之變形，破壞配合聯(lián)結(jié)。材料：鋁合金(質(zhì)量小,導熱性好);灰鑄鐵活塞應具備的特點A、剛度和強度應足夠大，傳力可靠。B、導熱性能好，耐高壓、高溫、磨損。C、質(zhì)量較小，盡可能減少往復慣性力。第26頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月活塞結(jié)構活塞基本結(jié)構分頂部、頭部和裙部三部分?；钊敳抗τ茫菏侨紵业慕M成部分，主要作用承受氣體壓力。第27頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月平頂、凸頂、凹頂、成形頂平頂：結(jié)構簡單、受熱面積小，多用在汽油機上。凸頂：凸起呈球狀、頂部強度高，有利于改善換氣過程。凹頂：凹坑的形狀、位置必須有利于可燃混合氣的燃燒；提高壓縮比，防止碰氣門?；钊敺诸惖?8頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月活塞頭部位置：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。作用：安裝活塞環(huán)；與活塞環(huán)一起密封氣缸；防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)；將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。氣環(huán)槽油環(huán)槽工作條件最惡劣，應離頂部遠些?；钊N孔第29頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月活塞裙部位置：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷座孔。作用：對活塞在氣缸內(nèi)的往復運動起導向作用，并承受側(cè)壓力，防治破壞油膜。第30頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）預先做成階梯形、錐形

活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是上部高、下部低，膨脹量也相應是上部大、下部小。為了使工作時活塞上下直徑趨于相等，即為圓柱形，就必須預先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。

為使活塞在各種工況下均能與氣缸壁間保持合理的密封和運動間隙，制造活塞是通常采取下列結(jié)構措施：（2）預先做成橢圓形。將銷座外端面在鑄造時凹陷0.5-1mm，或截去一小部分。

橢圓的長軸方向與銷座垂直，短軸方向沿銷座方向。這樣活塞工作時趨近正圓。第32頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）活塞裙部開槽（汽油機）橫向絕熱槽減少活塞頭的熱量向裙部擴散有的兼作油環(huán)回油孔縱向膨脹槽留有膨脹余地活塞強度降低絕熱槽膨脹槽第33頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）采用雙金屬活塞：為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量，有些汽油機活塞在活塞裙部或銷座內(nèi)鑄入或嵌入膨脹系數(shù)低的鋼片。恒范鋼片式活塞的結(jié)構特點就是這樣的，由于恒范鋼為含鎳33%～36%的低碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的1/10，而銷座通過恒范鋼片與裙部相連，牽制了裙部的熱膨脹變形量。第34頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月活塞環(huán)具有彈性的開口環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)。工作條件：高溫、高壓、高速、極難潤滑。平均壽命：6萬公里第35頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣環(huán)作用：保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，再由冷卻水將其帶走。切口氣環(huán)第36頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣環(huán)的密封原理將2～3道氣環(huán)的切口相互錯開形成“迷宮式”封氣裝置?；钊h(huán)隨活塞一起裝入氣缸后，便產(chǎn)生彈力，而緊貼在氣缸壁上，形成密封面，使燃氣不能通過環(huán)與氣缸的接觸面之間的間隙。第37頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣環(huán)的泵油作用矩形斷面的氣環(huán)隨活塞作往復運動時，會把氣缸壁上的機油不斷送人氣缸中。這種現(xiàn)象稱為“氣環(huán)的泵油作用”。第38頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月氣環(huán)的斷面形狀第39頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月作用：布油(活塞上行)刮油(活塞下行)密封(輔助作用)油環(huán)第40頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月油環(huán)種類刮油片軸向襯環(huán)刮油片徑向襯環(huán)普通油環(huán)組合油環(huán)第41頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月油環(huán)的刮油作用油環(huán)的刮油作用將氣缸壁上多余的機油刮下來經(jīng)活塞上的回油孔流回油底殼。第42頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月活塞環(huán)影視第44頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月活塞銷作用：連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳遞給連桿。構造：活塞銷的內(nèi)孔形狀有圓柱形，兩段截錐形，以及兩段截錐與一段圓柱的組合形。第45頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月活塞銷的連接方式活塞銷連桿第46頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月活塞銷的偏置使活塞從壓縮行程到作功行程柔和的從氣缸的一邊過渡到另一邊，減少敲缸的聲音。第47頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月活塞影視第48頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月連桿作用：連接活塞與曲軸，并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復運動變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。連桿組件分解圖第49頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月連桿大頭的連接形式平分式斜分式第50頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月連桿軸瓦第51頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月V型發(fā)動機連桿的布置形式并列式主副式叉式第52頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月1、并列式優(yōu)點：連桿可以通用，兩列氣缸的活塞連桿組運動規(guī)律相同。缺點：兩列氣缸軸心線沿曲軸軸向錯開一段距離，使曲軸長度增加，剛度降低。2、主副式

優(yōu)點：減小了發(fā)動機的軸向尺寸；缺點：主副連桿不能互換，運動規(guī)律和受力不同。3、叉型式

優(yōu)點：運動規(guī)律相同缺點：結(jié)構復雜，工藝性差，剛度較低。第53頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月連桿影視第54頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月四、曲軸飛輪組起動爪正時齒輪主軸瓦皮帶輪扭轉(zhuǎn)減振器飛輪曲軸曲軸飛輪組的組成第55頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第56頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月曲軸功用：把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵?。還用來驅(qū)動發(fā)動機的配氣機構及其他各種輔助裝置。工作條件：受氣體壓力、慣性力、慣性力矩。承受交變載荷的沖擊。第57頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月曲軸實物圖第58頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月前端軸連桿軸頸曲軸軸頸后端軸平衡重曲拐曲柄曲拐：由一個連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構成。曲軸的結(jié)構第59頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月曲拐數(shù)決定因素：1）發(fā)動機的氣缸數(shù)2）發(fā)動機的排列方式故：1）直列發(fā)動機的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)2）V型和對置式發(fā)動機的曲拐數(shù)為氣缸數(shù)的一半第60頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月平衡重作用：平衡離心力偶，減輕或消除彎曲變形。第61頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月前端軸741863251.2止推軸承3.止推片4.正時齒輪5.甩油盤6.油封7.皮帶輪8.起動爪第62頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月后端軸后端軸：安裝飛輪前后端軸都設有防漏裝置：擋油盤、回油螺紋、油封等。曲軸后端回油螺紋第63頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月曲軸的支承方式在相鄰的兩個曲拐之間都設置一個主軸頸的曲軸，稱為全支承曲軸，否則稱為非全支承曲軸。優(yōu)點缺點應用全支承曲軸提高曲軸的剛度和彎曲強度，減輕主軸承的載荷曲軸的加工表面增多，主軸承數(shù)增多，使機體加長柴油機一般多采用此種支撐方式非全支承曲軸縮短了曲軸的長度，使發(fā)動機總體長度有所減小主軸承載荷較大承受載荷較小的汽油機可以采用此種方式第64頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月曲拐的布置一般規(guī)律各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠些，最好是在發(fā)動機的前半部和后半部交替進行。

如：四缸機：1-3-4-2或1-2-4-3

六缸機：1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-5V型發(fā)動機兩列氣缸盡量交替作功。曲拐布置盡可能對稱、均勻以使發(fā)動機工作平衡性好。第65頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月四沖程四缸發(fā)動機曲拐布置第66頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第67頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月點火順序：各缸完成同名行程的次序。曲軸轉(zhuǎn)角（度）

一缸二缸三缸四缸0～180180～360360～540540～720功功功功排進壓排進壓排進壓排進壓1↓3↓4↓2四沖程四缸發(fā)動機點火順序第68頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月直列四沖程六缸發(fā)動機曲軸曲拐布置第69頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第70頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月四沖程六缸發(fā)動機點火順序（1-5-3-6-2-4）曲軸轉(zhuǎn)角（度）601201802403003604204805406006607200～180180～360360～540540～720一缸二缸三缸四缸五缸六缸排進壓進壓排進壓排進壓排進壓排進壓排功功功功功功第71頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月曲軸扭轉(zhuǎn)減振器作用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動的能量，消減扭轉(zhuǎn)振動，使曲軸轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，可靠工作。種類：橡膠式（車用），硅油式，摩擦片式。橡膠式摩擦片式硅油式第72頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月當曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，力圖保持等速轉(zhuǎn)動的慣性盤便與橡膠層發(fā)生了內(nèi)摩擦，從而消耗了扭轉(zhuǎn)振動的能量，消減了扭振。橡膠摩擦式曲軸扭轉(zhuǎn)減振器第73頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月曲軸影視第74頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月飛輪功用：將在作功行程中輸入曲軸能量的一部分貯存起來，用以在其他行程中克服阻力，帶動曲柄連桿機構越過上、下止點，保證曲軸的旋轉(zhuǎn)角速度和輸出轉(zhuǎn)矩盡