汽车发动机曲柄连杆机构培训课件（可编辑）

汽车发动机曲柄连杆机构培训课件单元二曲柄连杆机构21概述一、曲柄连杆机构的功用和组成1功用将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。2组成机体组、活塞连杆组及曲轴飞轮组。21概述21概述二、曲柄连杆机构的受力分析1气体作用力（1）做功行程中气体作用力21概述1气体作用力（2）压缩行程中气体作用力21概述2往复惯性力与离心力21概述3摩擦力在任何一对相互压紧并做相对运动的零件表面之间，必定存在摩擦力。摩擦力的存在使配合表面产生磨损。通过提高加工精度和装配质量，采取润滑等措施，减小摩擦力。22机体组机体组是发动机的骨架，安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷，其内部有油道和水道。主要由汽缸体、汽缸盖、汽缸垫、油底壳和汽缸等组成。22机体组一、汽缸体与曲轴箱水冷发动机的汽缸体和曲轴箱常铸成一体，称为汽缸体曲轴箱，简称为汽缸体。1汽缸体的功用和结构是发动机的装配基体，其结构复杂，一般采用铸铁或铝合金材料铸造而成。22机体组一、汽缸体与曲轴箱2曲轴箱功用用于安装和保护曲轴，也可用于安装发动机附件。结构形式平分式、龙门式、隧道式。22机体组性能比较与应用22机体组一、汽缸体与曲轴箱3水套或散热片功用帮助发动机散热。水套水冷发动机缸体和缸盖内的冷却液通道。散热片风冷发动机缸体和缸盖外部的散热装置。22机体组二、汽缸套汽缸套镶在气缸内用于提高气缸耐磨性的薄壁圆筒。类型有干式和湿式两种。干式缸套不与冷却液接触。湿式缸套与冷却液接触。22机体组三、汽缸盖功用封闭汽缸上部，并与活塞顶部、汽缸壁共同构成燃烧室。同时，汽缸盖也为其他零部件提供安装位置。一般采用铸铁或铝合金材料铸成。组成燃烧室、气门座孔、气门导管孔、气道、摇臂轴安装座或凸轮轴安装座孔、润滑油道、水套、火花塞或喷油器安装座孔等。22机体组三、汽缸盖汽缸盖结构形式整体式所有汽缸共用一个汽缸盖，一般用于汽缸直径小于105MM、缸数不超过6个的发动机。结构紧凑，汽缸中心距较短，但刚度小，制造维修不便。22机体组三、汽缸盖结构形式分体式（块状）多缸发动机所有汽缸分开为二缸一盖或三缸一盖，一般用于汽缸直径介于105140MM的发动机。单体式。多缸发动机每缸采用一个汽缸盖，一般用于汽缸直径大于140MM的发动机。缸盖刚度大，制造维修方便，但汽缸中心距较大，结构复杂。22机体组三、汽缸盖汽油机的燃烧室22机体组22机体组三、汽缸盖柴油机的燃烧室直接喷射式燃烧室22机体组三、汽缸盖柴油机的燃烧室分隔式燃烧室涡流室式和预燃室式两种。22机体组三、汽缸盖汽缸盖的拆装注意缸盖螺栓拆装顺序和拧紧力矩。22机体组四、汽缸垫安装位置缸体与缸盖之间。功用保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气。结构特点金属与石棉和粘合剂压制，有一定弹性，水套孔、气缸孔、油道孔、螺栓孔均有镶边。注意安装汽缸垫时，应把光滑的一面朝向汽缸体，否则容易被高压气体冲坏。22机体组五、油底壳功用储存润滑油并封闭曲轴箱。结构一般采用薄钢板冲压而成。装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。底部装有放油螺塞（其上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减轻磨损）。在曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。23活塞连杆组活塞连杆组是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩。主要由活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件组成。23活塞连杆组一、活塞功用承受汽缸中气体的压力，并通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。同时也是燃烧室的组成部分。组成顶部、头部、裙部。23活塞连杆组1活塞顶部功用是燃烧室的组成部分，承受高温气体的压力。类型平顶、凸顶、凹顶、成形顶。23活塞连杆组23活塞连杆组2活塞头部第一道活塞槽与最后一道油环槽之间的部分。功用安装活塞环。特点34道环槽，油环槽底部有泄油孔或泄油槽。23活塞连杆组3活塞裙部自油环槽下端面至活塞最下端的部分，包括销座孔。功用对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。23活塞连杆组结构特点5个。23活塞连杆组23活塞连杆组23活塞连杆组23活塞连杆组23活塞连杆组4活塞销座功用安装活塞销。结构特点活塞裙部上部加工有活塞销安装座孔，有些座孔内有卡环槽。活塞销偏置偏活塞轴线12MM，减轻敲缸。23活塞连杆组二、活塞环1活塞环的类型与功用类型气环和油环23活塞连杆组1活塞环的类型与功用活塞环的“三隙”23活塞连杆组活塞环泵油作用及危害23活塞连杆组2活塞环的结构气环有开口、有弹性的金属环。一般装23道气环。气环的功用保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却液将其带走。气环的断面形状23活塞连杆组2活塞环的结构油环油环的功用用来刮除汽缸壁上多余的机油，并形成均匀的油膜，防止机油窜入汽缸燃烧，减轻摩擦和磨损。油环的类型整体式和组合式两种。23活塞连杆组2活塞环的结构油环油环的示意图23活塞连杆组三、活塞销功用连接活塞与连杆，并将活塞承受的气体压力传给连杆。构造空心管状，外表面为圆柱形，内孔形状有圆柱形、截锥形和组合形。23活塞连杆组三、活塞销连接方式23活塞连杆组四、连杆1功用连接活塞与曲轴，将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动。2组成连杆小头、杆身和连杆大头（包括连杆盖）三部分组成。23活塞连杆组四、连杆3结构特点连杆小头与活塞销相连，有时内装有连杆衬套。杆身“工”字形断面。连杆大头分开的部分称连杆盖。23活塞连杆组四、连杆4连杆大头切口与定位方式切口类型平切口、斜切口。定位方式平切口用螺栓定位，斜切口用锯齿、定位套、定位销、止口定位。23活塞连杆组四、连杆5形发动机连杆布置形式并列连杆式两个相同的连杆一前一后并列地安装在同一个连杆轴颈上。连杆可以通用，但左右两个汽缸中心线沿曲轴轴线要错开一段距离。23活塞连杆组四、连杆5形发动机连杆布置形式主副连杆式主连杆的大头直接安装在连杆轴颈上，副连杆的大头通过两个凸耳作铰链连接。左右两列汽缸中心线及主副连杆位于同一平面内，但两气缸活塞连杆组运动规律不同，不能互换。23活塞连杆组四、连杆5形发动机连杆布置形式叉形连杆式一个连杆大头为叉形，跨越于另一个连杆大头（厚度较小，一般称为内连杆）两端。左右汽缸中心线位于同一平面内，两气缸活塞连杆组运动规律相同。但结构和制造工艺复杂。23活塞连杆组四、连杆6连杆轴承（连杆轴瓦）连杆大头与曲轴上的连杆轴颈相连，连杆大头内孔加装具有一定弹性的连杆轴承。结构特点自由状态下不是半圆形，装合后有一定的过盈，均匀贴紧在大头孔壁上，具有很好的承载和导热能力。在上下两个轴瓦各冲压有两个定位凸键3。安装时，分别嵌入连杆大头和连杆盖上相应的凹槽中。24曲轴飞轮组24曲轴飞轮组一、曲轴1功用将活塞连杆组传来的力转变成转矩对外输出，并驱动配气机构及其他辅助装置（如发电机、水泵、风扇等）工作。24曲轴飞轮组一、曲轴2结构24曲轴飞轮组一、曲轴3曲轴的类型整体式和组合式。24曲轴飞轮组一、曲轴4曲轴的支撑形式24曲轴飞轮组一、曲轴5曲拐布置与多缸发动机的发火顺序决定因素汽缸数、汽缸的排列形式和发火顺序。原则连续做功的两汽缸相距应尽可能远、各缸做功间隔应力求均匀、形发动机左右两列汽缸应交替做功。四冲程发动机发火间隔角为720气缸数。24曲轴飞轮组几种常见的多缸发动机曲拐布置及发火顺序四冲程直列四缸发动机。发火间隔角为7204180。四个曲拐布置在同一平面内，发火顺序一般为1342或1243两种。24曲轴飞轮组四冲程直列四缸发动机工作循环表（发火顺序1342）24曲轴飞轮组四冲程直列六缸发动机。发火间隔角为7206120。六个曲拐分别布置在三个平面内，各平面夹角为120。发火顺序一般为153624。24曲轴飞轮组四冲程V形八缸发动机。发火间隔角为720890。V形发动机左右两列对应的一对连杆共用一个曲拐，所以V形八缸发动机只有4个曲拐。4个曲拐可以布置在同一个平面内，也可布置在两个相互错开90的平面内，发火顺序一般为18436572。24曲轴飞轮组四冲程V形八缸发动机工作循环表（发火顺序18436572）24曲轴飞轮组一、曲轴6曲轴前、后端的密封与轴向定位曲轴前、后端的密封挡油盘、回油螺纹、油封等。24曲轴飞轮组曲轴的轴向定位曲轴的轴向窜动将影响曲柄连杆机构各零件间相互配合位置，所以曲轴必须有轴向定位装置。同时，为保证曲轴受热膨胀时能自由伸长，因此，曲轴上轴向定位只能有一处。定位措施第一道主轴颈上，用整体式止推垫片定位。其它主轴颈上，用分开式止推垫片或翻边轴承定位。24曲轴飞轮组二、曲轴扭转减震器功用消减曲轴的扭转振动安装位置曲轴前端类型橡胶式、摩擦式、硅油式等，常用橡胶式。24曲轴飞轮组三、飞轮1功用储存能量，以带动曲柄连杆机构工作；保证曲轴运转均匀，克服短时间的超负荷；通过飞轮齿圈与启动机小齿轮啮合，以启动发动机；通过飞轮将发动机的动力传递给离合器或自动变速器。24曲轴飞轮组三、飞轮2结构外缘较厚、中间较薄。压装有起动齿圈。有点火正时标记。曲轴前端采用了挡油盘5和油封6组合式防漏结构。整体式止推垫片定位分开式止推垫片翻边轴承橡胶式扭转减振器特点2上小下大锥形原因活塞由上至下温度逐渐降低、且活塞的壁厚是上厚下薄，膨胀量逐渐减小。膨胀槽功用减小低温时与气缸配合间隙，防止高温时在缸内卡死。特点3在裙部设膨胀槽和隔热槽注意膨胀槽和隔热槽端部必须有止裂孔；膨胀槽必须斜开。“恒范钢片”功用限制裙部膨胀量。特点4设在裙部的“恒范钢片”特点5裙部下端去掉一部分以减轻重量，称“拖板式活塞”。裙部完整的活塞称“全裙式活塞”或“筒式活塞”。位置指活塞环随活塞装入汽缸后，环的背面（即内圆柱面）与环槽底部之间的间隙指活塞环高度方向与环槽之间的间隙指活塞环置于汽缸内时在开口处呈现的间隙定义背隙侧隙端隙矩形断面环泵油原理当活塞带着活塞环下行（进气行程）时，活塞环靠在环槽的上端面，环从汽缸壁上刮下的润滑油冲入环槽下方；当活塞带着活塞环上行（压缩行程）时，活塞环靠在环槽的下端面，同时将油挤压到环槽的上方，如此往复，结果就像油泵的作用一样，将汽缸壁上的机油泵到活塞顶。活塞环的泵油作用，会使燃烧室内形成和机油消耗增加，甚至会在环槽内形成积炭，使环被卡死在环槽中，失去密封作用，划伤缸壁，甚至使环折断。气环断面形状气环正扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切口，而反扭曲环是在矩形环的内圆下边缘或外圆上边缘倒角。整体式油环有开口、有弹性、开有泄油槽的金属环组合式油环2个刮油钢片和1个衬簧组成径向衬环轴向衬环刮油钢片刮油钢片全浮式活塞销、连杆小头和活塞销座有相对运动，使磨损均匀。半浮式活塞销中部与连杆小头采用紧固螺栓连接，活塞销只能在两端销座内作自由摆动。起动爪正时齿轮主轴瓦皮带轮扭转减振器飞轮曲轴曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮以及其他零件和附件组成。前端轴连杆轴颈曲轴主轴颈后端轴平衡重曲拐曲拐由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。曲柄组合式曲轴用在少数大型柴油机上，连杆大头为整体式，主轴承为滚动轴承，曲轴箱为龙门式。非全支撑曲轴主轴颈数等于或少于连杆轴颈数。全支撑曲轴主轴颈数多于（多1）连杆轴颈数。排气进气做功压缩540720做功排气压缩进气360540压缩做功进气排气180360进气压缩排气做功0180第四缸第三缸第二缸第一缸曲轴转角/（）四冲程直列六缸发动机工作循环表（发火顺序153624）曲轴转角（度）601201802403003604204805406006607200180180360360540540720一缸二缸三缸四缸五缸六缸排进压进压排进压排进压排进压排进压排功功功功功功功排进压24曲轴飞轮组教学目标1熟悉曲柄连杆机构的功用及组成2了解曲柄连杆机构的受力情况3熟悉机体组各组成件的功用及结构特点4熟悉活塞连杆组各组成件的功用及结构特点5了解燃烧室类型及结构特点6熟悉曲轴飞轮组各组成件的功用及结构特点7掌握多缸发动机曲拐布置与发火顺序机体组活塞连杆组曲轴飞轮组活塞的运动情况往复惯性力和离心力的作用情况机体组油底壳安装平面和曲轴旋转中心线在同一平面油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心线曲轴箱上曲轴主轴承孔为整体式负荷较大的柴油机上捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车492Q汽油机，90系列柴油机应用结构紧凑、刚度和强度好、难加工、工艺性差、曲轴拆卸不便。强度和刚度较好、工艺性差、结构笨重、加工困难。机体高度小、重量轻、结构紧凑、便于加工拆卸、刚度和强度差。性能隧道式龙门式平分式名称1汽缸套2水套3汽缸体4橡胶密封圈A下支撑定位带B上支撑定位带C定位凸缘注意有些发动机无缸套奔驰320E发动机结构紧凑，挤气效果强，燃烧速度快，热效率高。浅篷形桑塔纳夏利富康结构更紧凑，燃烧速度快，热效率高，不易爆燃，但配气机构复杂。半