汽車構造曲柄連桿機構

關于汽車構造曲柄連桿機構Ⅰ、教學目的及教學要求：了解曲柄連桿機構的功用和受力情況；掌握機體組中各個零件的構造特點和功用；掌握連桿組中各個部件的作用、材料、構造特點；掌握曲軸飛輪組中的曲軸、飛輪的作用、材料、結構特點。Ⅱ、教學內容：曲柄連桿機構的功用與組成、工作條件及受力分析，缸體與曲軸箱，氣缸與氣缸套，氣缸蓋與氣缸墊，油底殼、發(fā)動機的支承、活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、曲軸、飛輪、扭轉減振器。

Ⅲ、重點和難點：重點：是氣缸套、氣缸蓋、活塞、活塞環(huán)、曲軸構造；難點：是缸體結構形式。第2頁,共57頁，2024年2月25日，星期天機體組活塞連桿組曲軸飛輪組第3頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2.1概述一、功用

將燃料燃燒時產生的熱能轉變?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的旋轉運動而對外輸出動力。二、組成

1、機體組

2、活塞連桿組

3、曲軸飛輪組第4頁,共57頁，2024年2月25日，星期天三、工作條件承受機械載荷：

1、氣體壓力、慣性力、離心力、摩擦力

2、汽車行駛中產生的沖擊力。第5頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2.2機體組機體組組成：由氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋和氣缸墊等不動件組成。曲軸箱氣缸體氣缸墊氣缸蓋氣缸油道和水道油底殼氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸

第6頁,共57頁，2024年2月25日，星期天一、氣缸體與曲軸箱一汽奧迪100汽車發(fā)動機氣缸體1、氣缸體:水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體——曲軸箱。第7頁,共57頁，2024年2月25日，星期天名稱性能應用

一般式（平分式）機體高度小、重量輕、結構緊湊，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、結構笨重、加工困難。捷達轎車、富康轎車、桑塔納轎車隧道式結構緊湊、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。油底殼安裝平面和曲軸旋轉中心在同一高度。油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉中心。氣缸體上曲軸的主軸承孔為整體式。（1）按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分為2、氣缸體的分類：第8頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（2）根據(jù)冷卻方式不同1、水冷2、風冷散熱片風冷氣缸體和氣缸蓋2、氣缸體的分類：第9頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（3）根據(jù)氣缸的排列方式結構簡單、加工容易，但發(fā)動機長度和高度較大。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。2、氣缸體的分類：第10頁,共57頁，2024年2月25日，星期天高度小，總體布置方便。對置氣缸式發(fā)動機第11頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（4）整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體1、整體式氣缸體：氣缸直接鏜在氣缸體上。2、鑲嵌式氣缸體：氣缸套鑲嵌到氣缸體內的氣缸。類型構造性能及應用整體式氣缸直接鏜在氣缸體上強度和剛度好，能承受大負荷。成本高。鑲嵌式用耐磨優(yōu)質材料制成氣缸套，再裝到一般材料制成的氣缸體內。降低了制造成本，便于修理和更換氣缸套，延長了氣缸體的使用壽命。2、氣缸體的分類：第12頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（5）干缸套和濕缸套名稱特點示意圖干缸套外壁不直接與冷卻水接觸。壁厚1~3mm。濕缸套外壁直接與冷卻水接觸。壁厚5~9mm。強度和剛度都較好，加工復雜，拆裝不便，散熱不良。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。2、氣缸體的分類：第13頁,共57頁，2024年2月25日，星期天二、曲軸箱1、概念：曲軸箱：氣缸體下部用來安裝曲軸的部分稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼。

2、結構：上軸箱與氣缸體鑄成一體下軸箱貯存潤滑油（油底殼）3、材料：薄鋼板沖壓桑塔納發(fā)動機油底殼第14頁,共57頁，2024年2月25日，星期天三、氣缸蓋功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構成燃燒室。材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金。工作條件：由于接觸溫度很高的燃氣，所以承受的熱負荷很大。第15頁,共57頁，2024年2月25日，星期天氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋罩襯墊安裝火花塞第16頁,共57頁，2024年2月25日，星期天二、燃燒室名稱特點示意圖應用半球形結構緊湊、火焰行程段、燃燒速率高、熱損失小、熱效率高桑塔納夏利富康楔形結構簡單、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第17頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（九）氣缸墊1、功用：安裝在氣缸蓋和氣缸體之間，保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣、漏水和漏油。2、材料：有彈性、耐熱性、耐壓性3、安裝時注意方向第18頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2.3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19頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（一）活塞1、功用：承受氣體壓力，并通過活塞銷和連桿驅使曲軸旋轉。2、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。活塞頂部承受最高可達3~5MPa（汽油機）的壓力，使之變形，破壞配合聯(lián)結。3、材料：鋁合金：質量小導熱性好；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質量較小，盡可能減少往復慣性力第20頁,共57頁，2024年2月25日，星期天3、活塞的結構（1）活塞頂部功用：是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體壓力。第21頁,共57頁，2024年2月25日，星期天活塞頂分類形狀示意圖平頂凸頂凹頂結構簡單、制造容易、受熱面積小、應力分布較均勻，多用在汽油機上。凸起呈球狀、頂部強度高，起導向作用、有利于改善換氣過程。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。第22頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（2）活塞頭部位置：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。氣環(huán)槽油環(huán)槽工作條件最惡劣，應離頂部遠些。 1、安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸、

2、防止可燃混合氣漏到曲軸箱內，

3、將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。作用：活塞銷孔第23頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（3）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：對活塞在氣缸內的往復運動起導向作用，并承受側壓力，防治破壞油膜。第24頁,共57頁，2024年2月25日，星期天裙部表面的保護1）鍍錫油膜破壞時，起潤滑作用；又可加速磨合作用。2）涂石墨(柴油機）易脆斷可加速磨合，自潤滑。3）表面粗糙化有規(guī)律的粗糙化，可加速磨合，溝谷可存機油潤滑。第25頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（4）活塞形狀工作時，活塞受熱膨脹，由于銷座方向的金屬材料較多，所以膨脹量較大。所以在生產時先將活塞制成橢圓形，短軸在銷座軸方向。銷座方向裙部受側壓力的作用，導致活塞發(fā)生變形工作時向里變形桶形不受壓力的部分，去掉后可以減輕質量。第26頁,共57頁，2024年2月25日，星期天開槽活塞（汽油機）絕熱槽膨脹槽圓槽第27頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（二）活塞環(huán)

活塞環(huán)：是具有彈性的開口環(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（1）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28頁,共57頁，2024年2月25日，星期天氣環(huán)的泵油作用第29頁,共57頁，2024年2月25日，星期天氣環(huán)的泵油作用演示第30頁,共57頁，2024年2月25日，星期天氣環(huán)斷面形狀：形狀特點示意圖矩形環(huán) 結構簡單、制造方便、易于生產、應用面廣扭曲環(huán)斷面不對稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲錐面環(huán)減少了環(huán)與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封。梯形環(huán)加工困難，精度要求高桶面環(huán)外圓為凸圓弧形第31頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（2）油環(huán)種類普通油環(huán)組合式油環(huán)示意圖刮油片軸向襯環(huán)徑向襯環(huán)刮油片第32頁,共57頁，2024年2月25日，星期天油環(huán)的刮油作用第33頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（三）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34頁,共57頁，2024年2月25日，星期天活塞銷的連接方式連桿活塞銷全浮式半浮式第35頁,共57頁，2024年2月25日，星期天活塞銷的偏置偏置的目的：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36頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（四）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運動。連桿組件分解圖第37頁,共57頁，2024年2月25日，星期天V型發(fā)動機連桿的布置形式并列式主副式叉式第38頁,共57頁，2024年2月25日，星期天連桿軸瓦定位凸鍵油槽潤滑減磨合金層第39頁,共57頁，2024年2月25日，星期天連桿大頭的連接形式平分式斜分式第40頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

桑塔納轎車發(fā)動機曲軸飛輪組第41頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2.4曲軸飛輪組一、曲軸飛輪組的組成起動爪正時齒輪主軸瓦皮帶輪扭轉減振器飛輪飛輪螺栓曲軸第42頁,共57頁，2024年2月25日，星期天二、曲軸1、功用：把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵?。還用來驅動發(fā)動機的配氣機構及其他各種輔助裝置。

2、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43頁,共57頁，2024年2月25日，星期天3、結構：前端軸連桿軸頸曲軸軸頸后端軸平衡重曲拐曲拐：由一個連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構成。曲柄第44頁,共57頁，2024年2月25日，星期天曲軸的支承方式優(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概念：

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。第45頁,共57頁，2024年2月25日，星期天三、曲拐的布置（1）一般規(guī)律1）各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機運轉平穩(wěn)。2）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。3）V型發(fā)動機左右氣缸盡量交替作功。4）曲拐布置盡可能對稱、均勻以使發(fā)動機工作平衡性好。發(fā)火間隔角=720/ii:為多缸發(fā)動機的缸數(shù)第46頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（2）常見曲軸曲拐的布置1）四沖程四缸發(fā)動機曲拐布置發(fā)火間隔角=720/4=180°第47頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2）四沖程四缸發(fā)動機點火順序點火順序：各缸完成同名行程的次序。發(fā)火次序也可是1-2-4-3第48頁,共57頁，2024年2月25日，星期天3）直列四沖程六缸發(fā)動機曲軸曲拐布置發(fā)火間隔角=720/6=120°第49頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

四沖程六缸發(fā)動機點火順序第50頁,共57頁，2024年2月25日，星期天四、曲軸扭轉減振器（一）扭轉振動自由扭轉振動

強迫扭轉振動共振功率損失、曲軸扭轉變形甚至扭斷、正時齒輪產生沖擊噪聲等臨界轉速：發(fā)生共振時的轉速第51頁,共57頁，2024年2月25日，