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第二章机体组及曲柄连杆机构 主要内容 曲柄连杆机构中的作用力及力矩机体组曲柄连杆机构平衡机构 2 1曲柄连杆机构中的作用力及力矩 作用力 气体力 Fg 活塞 连杆 曲柄销 主轴承气缸盖 气缸盖螺栓 机体运动质量惯性力往复惯性力 Fj 活塞组和连杆小头质量旋转惯性力 离心力 Fk 曲柄和连杆大头质量总作用力F Fg Fj 分解为侧向力FN和连杆力FS 2 1曲柄连杆机构中的作用力及力矩 翻倒力矩 侧向力FN使活塞和气缸壁加剧磨损 同时对曲轴旋转轴线的力矩称为翻倒力矩 发动机转矩连杆力FS使连杆受到压缩或拉伸 FS分解为切向力FT和径向力FR切向力产生发动机转矩T 径向力使轴承承受载荷 2 1曲柄连杆机构中的作用力及力矩 往复惯性力 旋转惯性力 翻倒力矩 发动机转矩的周期性变化将引起发动机在支承上的振动 从而降低了汽车行驶的平顺性和舒适性 尽量减小运动件质量以减小惯性力 或在曲轴上加平衡重来平衡惯性力 2 2机体组2 2 1机体组的功用和组成2 2 2机体2 2 3气缸盖2 2 4气缸衬垫2 2 5油底壳2 2 6发动机的支承 2 2 1机体组的组成和功用 组成 机体 气缸盖 气缸盖罩 气缸衬垫 主轴承盖 油底壳干式或湿式气缸套 2 2 1机体组的组成和功用 功用 发动机的支架 是曲柄连杆机构 配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基体 气缸盖用来封闭气缸顶部 并与活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室 气缸盖和机体内的水套和油道以及油底壳又分别是冷却系统和润滑系统的组成部分 2 2 2机体 铸铁机体 2 2 2机体 铝合金机体 2 2 2机体 机体是气缸体和曲轴箱的连铸体工作条件机械负荷热负荷要求足够的刚度和强度耐磨损 耐腐蚀结构紧凑 质量轻材料高强度灰铸铁铝合金 2 2 2机体 机体的构造 按气缸排列形式分为直列V型水平对置按气缸结构形式分为无气缸套干气缸套湿气缸套按曲轴箱结构形式分为平底式龙门式隧道式 2 2 2机体 气缸排列形式 2 2 2机体构造 气缸排列形式 直列式 各气缸排成一列特点 宽度小 高度和长度大 用于六缸以下V型 两列气缸排列成V形特点 宽度大 高度 长度小 形状复杂对置式 两列气缸水平相对排列特点 重心低 2 2 2机体 气缸的结构形式 气缸套 2 2 2机体 气缸套 功用 提供空间供曲柄连杆机构运动传热工作条件 高温高压燃气 高速运动活塞接触要求 耐磨性分类 无气缸套式干气缸套式湿气缸套式 无气缸套式 结构特点 在气缸体上直接加工气缸孔优点 结构简单 刚性较好 可缩小缸心距而缩小发动机长度尺寸和质量缺点 为了保证气缸的耐磨性 整个铸铁机体须采用耐磨的合金铸铁 机体制造成本升高 干气缸套式 特点 不与冷却液接触 壁厚2 3mm优点刚度大 气缸中心距小 质量轻 工艺性好缺点传热较差 温度分布不均匀 易变形 轴肩定位 湿式气缸套 气缸套外壁与冷却液直接接触 壁厚5 8mm优点 机体工艺性好 传热好 温度分布均匀 修理方便缺点 机体刚度差 易漏水 风冷发动机气缸体结构 金属对空气的换热系数仅是金属对水的换热系数的1 33 因此必须在风冷气缸的外壁铸制散热片 以增加散热面积 增强散热能力 2019 12 29 21 2 2 2机体 机体的结构形式 机体下底面和曲轴中心线位置不同 可将机体分为 平底式龙门式隧道式 2 2 2机体 平底式 结构特点 底平面与曲轴轴线齐平优点 高度小 质量轻 加工方便缺点 刚度较差 前后端与油底壳之间的密封复杂适用范围 轿车 轻型货车例子 BJ492Q 2 2 2机体 龙门式 结构特点 底平面下沉到曲轴轴线以下优点 刚度较好 与油底壳之间的密封简单缺点 高度高 质量较重适用范围 各种类型的汽车例子 解放CA6102 上海桑塔纳等 2 2 2机体 隧道式 结构特点 主轴承孔不剖分优点 刚度大 主轴承孔的同轴度好缺点 成本高适用范围 由于成本较高 所以采用的较少例子 6135Q柴油机 2 2 3气缸盖 2 2 3气缸盖 工作条件 承受气体力和紧固螺栓产生的机械负荷 与高温燃气接触而承受热负荷要求 足够的刚度和强度 良好的冷却材料 优质灰铸铁或合金铸铁铝合金气缸盖的优点 导热性好 有利于提高压缩比 铸造性能好 适于浇铸结构复杂的零件 2 2 3气缸盖 气缸盖构造 气缸盖是结构复杂的箱形零件进 排气门座孔 气门导管孔火花塞安装孔 喷油器安装孔铸有水套 进排气道和燃烧室或燃烧室的一部分 凸轮轴承孔或凸轮轴承座及其润滑油道 2 2 3气缸盖 气缸盖构造 2 2 3气缸盖 气缸盖构造 2 2 3气缸盖 气缸盖构造 整体式气缸盖结构 多缸发动机中 全部气缸共用一个气缸盖称为整体式气缸盖优点 结构紧凑 可缩短气缸中心距适用范围 气缸直径小于105mm 气缸数不超过6个分块式气缸盖结构 两缸或者三缸共用一个气缸盖优点 刚度大 变形小 易于产品系列化单体式气缸盖结构 每缸一盖优点 刚度大 修理制造方便适用范围 气缸直径大于140mm 2 2 4气缸盖 汽油机燃烧室 汽油机燃烧室 浴盆形结构简单 气门与气缸轴线平行 散热面积小 工艺性较好 楔形结构比较紧凑 气门相对气缸轴线倾斜半球形燃烧室结构最紧凑 面容比最小 火焰传播距离短 一般配凸起锥台顶活塞 蓬形多球形 汽油机燃烧室 2 2 4气缸盖 柴油机燃烧室 柴油机燃烧室 直接喷射式燃烧室浅盆形深坑形分隔式燃烧室涡流室预燃室 2 2 4气缸盖 气缸盖冷却 冷却不良 汽油机发生不正常燃烧 柴油机喷油器过热 气缸盖开裂 进排气门座变形 漏气 烧损气门鼻梁区 汽油机进排气门座之间三角区 柴油机进排气门座和喷油器安装孔之间汽油机 导流板柴油机 分水管或分水孔 2 2 4气缸衬垫 功用 密封燃烧室 防止燃气 冷却液 机油泄漏工作条件 机械负荷 热负荷及机油的腐蚀要求 足够的强度 耐