曲柄连杆机构.ppt

三联学院交通工程系 第二章曲柄连杆机构 机体组 活塞连杆组 曲轴飞轮组 概述 三联学院交通工程系 2 1概述 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 1 机体组2 活塞连杆组3 曲轴飞轮组 一 曲柄连杆机构的功用 二 组成 三联学院交通工程系 多缸发动机的曲柄连杆机构演示 三联学院交通工程系 3 2机体组 机体组组成 曲轴箱 气缸垫 气缸盖 气缸 油道和水道 油底壳 气缸体 气缸盖罩 三联学院交通工程系 一 气缸体 1 气缸体 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体 称为气缸体 曲轴箱 三联学院交通工程系 油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度 油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心 气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式 1 按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为 2 气缸体分类 一般式 龙门式 隧道式 三联学院交通工程系 性能与应用比较 三联学院交通工程系 2 根据冷却方式不同分 水冷 风冷 散热片 冷却水 三联学院交通工程系 3 根据气缸的排列方式 结构简单 加工容易 但发动机长度和高度较大 缩短了机体的长度和高度 增加了刚度 减轻了发动机重量 形状复杂 加工困难 高度小 总体布置方便 三联学院交通工程系 4 干式气缸套和湿式气缸套 强度和刚度都较好 加工复杂 拆装不便 散热不良 散热良好 冷却均匀 加工容易 强度和刚度不如干缸套 易漏水 三联学院交通工程系 三 气缸盖 气缸垫和气缸盖罩 功用 密封气缸的上部 与活塞 气缸等共同构成燃烧室 材料 灰铸铁或合金铸铁 铝合金 工作条件 由于接触温度很高的燃气 所以承受的热负荷很大 1 气缸盖 三联学院交通工程系 气缸垫 功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封 防止漏气 漏水和漏油 气缸盖 气缸盖罩 衬垫 安装火花塞 2 气缸盖罩和气缸垫 三联学院交通工程系 3 燃烧室 三联学院交通工程系 汽油机燃烧室形状 三联学院交通工程系 三 油底壳 1 概念 贮存机油并封闭曲轴箱 又称为下曲轴箱 2 使用特点 油底壳底部还装有放油螺塞 通常放油螺塞上装有永久磁铁 以吸附润滑油中的金属屑 减少发动机的磨损3 材料 薄钢板冲压 三联学院交通工程系 3 3活塞连杆组 气环 油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓 连杆轴瓦 连杆盖 三联学院交通工程系 点此观看活塞连杆组的录像 三联学院交通工程系 1 功用 承受气体压力 并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转 2 工作环境 高温 散热条件差 顶部工作温度高达600 700K 且分布不均匀 高速 线速度达到10m s 承受很大的惯性力 活塞顶部承受最高可达3 5MPa 汽油机 的压力 使之变形 破坏配合联结 3 材料 铝合金 质量小导热性好 灰铸铁 一 活塞 三联学院交通工程系 1 活塞顶部功用 是燃烧室的组成部分 主要作用承受气体压力 4 结构 三联学院交通工程系 1 活塞顶部 结构简单 制造容易 受热面积小 应力分布较均匀 多用在汽油机上 凸起呈球状 顶部强度高 起导向作用 有利于改善换气过程 凹坑的形状 位置必须有利于可燃混合气的燃烧 提高压缩比 防止碰气门 三联学院交通工程系 2 活塞头部 位置 第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分 工作条件最恶劣 应离顶部远些 1 安装活塞环 与活塞环一起密封气缸 2 防止可燃混合气漏到曲轴箱内 3 将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁 作用 三联学院交通工程系 3 活塞裙部 位置 从油环槽下端面起至活塞最下端的部分 包括销座孔 作用 对活塞在气缸内的往复运动起导向作用 并承受侧压力 防治破坏油膜 裙部 三联学院交通工程系 活塞裙部的椭圆变形演示 三联学院交通工程系 1 预先做成阶梯形 锥形活塞沿高度方向的温度很不均匀 活塞的温度是上部高 下部低 膨胀量也相应是上部大 下部小 为了使工作时活塞上下直径趋于相等 即为圆柱形 就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形 锥形 5 为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理的密封和运动间隙 制造活塞是通常采取下列结构措施 2 预先做成椭圆形椭圆的长轴方向与销座垂直 短轴方向沿销座方向 这样活塞工作时趋近正圆 三联学院交通工程系 3 活塞裙部开槽 横向绝热槽 纵向膨胀槽 绝热槽 膨胀槽 三联学院交通工程系 4 为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量 有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入钢片 恒范钢片式活塞的结构特点就是这样的 由于恒范钢为含镍33 36 的低碳铁镍合金 其膨胀系数仅为铝合金的1 10 而销座通过恒范钢片与裙部相连 牵制了裙部的热膨胀变形量 三联学院交通工程系 6 活塞在工作时的保护措施 1 在活塞裙部表面涂保护层 可改善铝合金活塞的磨合性 主要有铅 锡 石墨 磷保护层等 2 在安装活塞销时 使活塞销偏置某一方向装 以减少换向时的敲击声 且使裙部减小磨损 有的汽油机上 活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的 向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1 2mm 三联学院交通工程系 二 活塞环 是具有弹性的开口环 分为气环和油环 工作条件 高温 高压 高速 极难润滑 平均寿命 6万公里材料 合金铸铁或球墨铸铁 有时表面涂有保护层 切口 气环 1 气环作用 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 再由冷却水将其带走 三联学院交通工程系 气环的密封原理 将2 3道气环的切口相互错开形成 迷宫式 封气装置 气环的泵油原理 动态演示 点此观看录像 三联学院交通工程系 2 油环 刮油片 轴向衬环 径向衬环 刮油片 三联学院交通工程系 油环的刮油作用 油环的刮油作用 三联学院交通工程系 三 活塞销 作用 连接活塞和连杆小头 并把活塞承受的气体压力传递给连杆 材料与工艺 优质低碳钢 表面淬火 精磨 三联学院交通工程系 构造 活塞销的内孔形状有圆柱形 两段截锥形 以及两段截锥与一段圆柱的组合形 三联学院交通工程系 连杆 活塞销 全浮式 活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动 使磨损均匀 半浮式 活塞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 多用于小轿车 形式 全浮式 工作时自由转动 半浮式 三联学院交通工程系 四 连杆 作用 连接活塞与曲轴 并把活塞承受的气体压力传给曲轴 使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动 连杆组件分解图 连杆小头 杆身 连杆大头 三联学院交通工程系 连杆大头的连接形式 平切式 斜切式 三联学院交通工程系 连杆轴瓦 三联学院交通工程系 V型发动机连杆的布置形式 并列式 主副式 叉型式 三联学院交通工程系 3 4曲轴飞轮组 一 曲轴飞轮组的组成 起动爪 正时齿轮 主轴瓦 皮带轮 扭转减振器 飞轮 曲轴 三联学院交通工程系 二 曲轴 1 功用 把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出 还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置 2 工作条件 受气体压力 惯性力 惯性力矩 承受交变载荷的冲击 三联学院交通工程系 3 结构 前端轴 连杆轴颈 曲轴轴颈 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 三联学院交通工程系 4 材料 中碳钢 汽 合金铸铁 柴 球墨铸铁 5 分类 整体式 常用 组合式 长用于连杆大头为整体式的小型汽油机和以滚动轴承作为曲轴主轴承的发动机上 6 组成 1 主轴颈 曲轴的主轴颈数比气缸数目多一个 强度 刚度好 减小了磨损 柴油机和大部分汽油机均采用 曲轴的主轴颈数少于或等于气缸数 载荷较大 缩短了曲轴的总长度 用于支撑曲轴 三联学院交通工程系 2 连杆轴颈 3 曲柄 曲轴臂 用于连接主轴颈和连杆轴颈 4 平衡块 中空连杆轴径 平衡重 曲柄 三联学院交通工程系 5 前端轴和后端轴 前端轴 安装正时齿轮及附件 皮带盘等 曲轴的前端 7 两止推轴承白金合面相背 曲轴向前移 动 后止推轴承 与曲轴臂端面摩 擦 轴向后移动 前止推轴承与正 时齿轮端面摩擦 5 三联学院交通工程系 后端轴 安装飞轮 前后端轴都设有防漏装置 挡油盘 回油螺纹 油封等 曲轴后端 回油螺纹 三联学院交通工程系 6 曲轴的轴向限位 通常是通过在曲轴的前部 中部或后部安装止推轴承来实现的 翻边轴瓦 三联学院交通工程系 三 曲拐的布置 1 各缸的作功间隔要尽量均衡 以使发动机运转平稳 2 连续作功的两缸相隔尽量远些 最好是在发动机的前半部和后半部交替进行 比如 四缸机 1 3 4 2或1 2 4 3六缸机 1 5 3 6 2 4 3 V型发动机左右气缸尽量交替作功 4 曲拐布置尽可能对称 均匀以使发动机工作平衡性好 1 一般规律 三联学院交通工程系 2 常见曲轴曲拐的布置 对缸数为i的发动机而言 其发火顺序为 四行程 720 i二行程 360 i 四缸四行程发动机的发火顺序和曲拐布置 点火顺序 各缸完成同名行程的次序 功 功 功 功 1 3 4 2 三联学院交通工程系 四缸四行程发动机的曲拐布置 三联学院交通工程系 直列四冲程六缸发动机发火顺序和曲拐布置 发火顺序 1 5 3 6 2 4 功 功 功 功 功 功 三联学院交通工程系 六缸四行程发动机的曲拐布置 三联学院交通工程系 八缸四行程发动机的曲拐布置 红旗轿车SV100型发动机 1 8 4 3 6 5 7 2 三联学院交通工程系 四 曲轴扭转减振器 作用 吸收曲轴扭转振动的能量 使曲轴转动平稳 可靠工作 种类 橡胶式 车用 硅油式 摩擦片式 三联学院交通工程系 皮带盘 惯性盘 橡胶垫 减振器圆盘 皮带轮毂 曲轴前端 当曲轴发生扭转振动时 力图保持等速转动的惯性盘便与橡胶层发生了内摩擦 从而消耗了扭转振动的能量 消减了扭振 橡胶摩擦式曲轴扭转减振器结构图 三联学院交通工程系 五 飞轮 一 功用 将在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来 用以在其他行程中克服阻力 带动曲柄连杆机构越过上 下止点 保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀 并使发动机有可能克服短时间的超载荷 同时将发动机的动力传给离合器 三联学院交通工程系 二 构造 飞轮边缘部分做的厚些 可以增大转动惯量 齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮合 带动曲轴旋转 三联学院交通工程系 飞轮上的标