一曲柄连杆机

1、发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系一、曲柄连杆机构一、曲柄连杆机构 概述概述 机体组机体组活塞连杆组活塞连杆组曲轴飞轮组曲轴飞轮组发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系 将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复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。为曲轴的旋转运动而对外输出动力。 组成组成1 1、机体组、机体组 2 2、活塞连杆组、活塞连杆组 3 3、曲轴飞轮组、曲轴飞轮组功用: 概 述发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交

2、通工程系1、气缸体、气缸体:水冷发动机的气缸体和上曲轴箱水冷发动机的气缸体和上曲轴箱 常铸成一体，称为气缸体常铸成一体，称为气缸体曲轴箱曲轴箱（一）机体组（一）机体组发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系V型发动机气缸体发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（1 1）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为一般式龙门式隧道式油底壳安油底壳安装平面和装平面和曲轴旋转曲轴旋转中心在同中心在同一高度一高度油底壳安装平面低油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心于曲轴的旋转中心气缸体上曲气缸体上曲轴的主轴承轴的主轴承孔为整体式孔为整

3、体式气缸体的分类气缸体的分类:发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系性能与应用比较性能与应用比较发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（2）根据冷却方式不同分：）根据冷却方式不同分：水冷、风冷水冷、风冷冷却水冷却水散热片散热片发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（3）干式气缸套和湿式气缸套）干式气缸套和湿式气缸套强度和刚强度和刚度都较好，度都较好，加工复杂，加工复杂，拆装不便，拆装不便，散热不良散热不良。散热良好、冷散热良好、冷却均匀、加工却均匀、加工容易。容易。 强度强度和刚度不如干和刚度不如干缸套，易漏水。缸套，易漏水。发

4、动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（4）根据气缸的排列方式）根据气缸的排列方式结构简单、加结构简单、加工容易，但发工容易，但发动机长度和高动机长度和高度较大。度较大。缩短了机体的长度缩短了机体的长度和高度，增加了刚和高度，增加了刚度，减轻了发动机度，减轻了发动机重量；形状复杂，重量；形状复杂，加工困难。加工困难。高度小，总高度小，总体布置方便。体布置方便。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系气缸盖气缸盖由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。2.气缸盖与气缸垫气缸盖与气缸垫(1)发动机机械发动机

5、机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系多气门缸盖发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系安装火花塞安装火花塞衬垫衬垫气缸盖罩气缸盖罩气缸盖气缸盖气缸垫气缸垫压条压条机油反射板机油反射板加油盖加油盖气缸盖的下平面用于密封气缸和构成燃烧室气缸盖的下平面用于密封气缸和构成燃烧室,气缸的上气缸的上部空间用于安装凸轮轴部空间用于安装凸轮轴,为防止凸轮溅起机油为防止凸轮溅起机油,在凸轮在凸轮轴上面设有机油发射罩轴上面设有机油发射罩,整个气缸盖上面装有气缸盖罩整个气缸盖上面装有气缸盖罩. 发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系燃烧燃烧室室发动机机械发动机机械苏

6、州建设交通高等职业技术学校 交通工程系汽油机燃烧室形状汽油机燃烧室形状发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系上海桑塔纳轿车发动机燃烧室上海桑塔纳轿车发动机燃烧室上海桑塔纳轿车发动机燃烧室由气缸盖和活塞顶两部分组成上海桑塔纳轿车发动机燃烧室由气缸盖和活塞顶两部分组成,其形状其形状为扁球形为扁球形,活塞顶上呈凹坑活塞顶上呈凹坑,从而增大了燃烧室的挤气面积从而增大了燃烧室的挤气面积,加强了挤加强了挤气紊流气紊流,使可燃混合气燃烧更加充分使可燃混合气燃烧更加充分,且凹坑的深度可用以调节压缩比且凹坑的深度可用以调节压缩比. 发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程

7、系(2)气缸垫气缸垫气缸体与气缸盖之间设有气缸衬垫气缸体与气缸盖之间设有气缸衬垫(间称气缸垫间称气缸垫). 它是用来保证燃烧室密封和防止冷却液、润滑油泄漏它是用来保证燃烧室密封和防止冷却液、润滑油泄漏.为此为此,要求气缸垫耐高压、耐高温要求气缸垫耐高压、耐高温,并具有适当的压缩弹性并具有适当的压缩弹性. 发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系 软钢板包裹压缩材料的复合型软钢板包裹压缩材料的复合型气缸垫大致可分气缸垫大致可分 单体软钢板的金属型单体软钢板的金属型 1)复合型气缸垫复合型气缸垫 金属石棉型金属石棉型-(也称作夹钢也称作夹钢石棉垫石棉垫) 它是用石棉橡胶系材料作

8、弹性材料它是用石棉橡胶系材料作弹性材料,中间夹有软钢芯骨中间夹有软钢芯骨,外覆铜皮外覆铜皮或钢皮或钢皮. 由于石棉是致癌性物质现改为膨胀石墨、纤维系作为压缩材料由于石棉是致癌性物质现改为膨胀石墨、纤维系作为压缩材料,压压紧厚度为紧厚度为1.2mm-2.0mm,有很好的弹性和耐热性有很好的弹性和耐热性,并能重复使用并能重复使用. 发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系 钢丝辐板型气缸垫钢丝辐板型气缸垫 材料材料:石棉胶系石棉胶系,芯骨用金属网芯骨用金属网. 由于接触面积小由于接触面积小,压缩性好压缩性好. 金属石墨型气缸垫金属石墨型气缸垫 其结构与金属石棉型气缸垫一样其结构

9、与金属石棉型气缸垫一样,只是压缩材料系采用只是压缩材料系采用膨胀石墨膨胀石墨,其耐热性和密封性较好其耐热性和密封性较好.发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系2)金属型气缸垫金属型气缸垫 是利用金属的弹性是利用金属的弹性进行密封的进行密封的,故受压后故受压后复原性以及耐热性良好复原性以及耐热性良好. 采用单块光整冷轧采用单块光整冷轧低碳钢板冲制而成低碳钢板冲制而成. 在需要密封的气缸在需要密封的气缸孔、水孔及油孔周围孔、水孔及油孔周围,冲压出一定高度的凸纹冲压出一定高度的凸纹,利用凸纹受压后的弹性利用凸纹受压后的弹性变形来实现密封变形来实现密封.发动机机械发动机机械苏州建

10、设交通高等职业技术学校 交通工程系、作用：、作用： 贮存机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱。贮存机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱。、使用特点：、使用特点： 油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装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，减少发动机有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损的磨损、材料：、材料： 薄钢板冲压薄钢板冲压 3.油底壳油底壳发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（二）活塞连杆（二）活塞连杆组组 组成组成:气环气环油环油环活塞销活塞销活塞活塞连杆连杆连杆螺栓连杆螺栓连杆轴瓦连杆轴瓦连杆盖连杆盖发动机机械

11、发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系活塞连杆组的影片介绍活塞连杆组的影片介绍发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系一.活塞活塞 1 1、功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。、功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。 2 2、工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达、工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达600600 700K700K，且分布不均匀；高速，线速度达到，且分布不均匀；高速，线速度达到10m/s10m/s， 承受很大的承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达惯性力。活塞顶部承受最高可达3 35MPa5MPa（汽油

12、机）的压力，（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。使之变形，破坏配合联结。3 3、材料：、材料： 铝合金：质量小铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁导热性好；灰铸铁发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系n4、结构、结构 （1）活塞顶部）活塞顶部 功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承 受气受气体压力。体压力。顶部：顶部：构成燃烧室，承构成燃烧室，承 受气体压力。受气体压力。头部头部: :安装活塞环，制作安装活塞环，制作 较厚。较厚。 裙部：裙部：导向，传力。承受侧压导向，传力。承受侧压力销座孔处制有加强筋。力销座孔处制有加强筋。 发动机机

13、械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系活塞结构剖视图活塞结构剖视图发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（1）活塞顶部）活塞顶部结构简单、制造容结构简单、制造容易、受热面积小、易、受热面积小、应力分布较均匀，应力分布较均匀，多用在汽油机上多用在汽油机上。凸起呈球状、顶部凸起呈球状、顶部强度高，起导向作强度高，起导向作用、有利于改善换用、有利于改善换气过程。气过程。凹坑的形状、位置必凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气须有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，的燃烧；提高压缩比，防止碰气门。防止碰气门。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（

14、2）活塞头）活塞头部部位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。头部头部工作条件最工作条件最恶劣，应离恶劣，应离顶部远些。顶部远些。作用：作用：1 1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 2 2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，、防止可燃混合气漏到曲轴箱内， 3 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（3）活塞裙部）活塞裙部 位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座

15、孔。孔。 作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力，压力， 防治破坏油膜。防治破坏油膜。裙裙部部发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系 整体式刚性裙部整体式刚性裙部裙部结构裙部结构 切槽式弹性裙部切槽式弹性裙部 整体式刚性裙部结构是裙部为一体整体式刚性裙部结构是裙部为一体. 优点优点:结构和加工简单结构和加工简单,裙部刚度大裙部刚度大, 一般用在高负荷柴油机和赛车一般用在高负荷柴油机和赛车 发动机上发动机上. 缺点缺点:结构噪声大结构噪声大,起动性也较差起动性也较差.发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技

16、术学校 交通工程系为了减小铝合为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀金活塞裙部的热膨胀量，有些汽油机活塞量，有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内在活塞裙部或销座内嵌入钢片。嵌入钢片。 恒范钢片式活塞恒范钢片式活塞的结构特点就是这样的结构特点就是这样的，由于恒范钢为含的，由于恒范钢为含镍镍33%36%的低碳的低碳铁镍合金，其膨胀系铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的数仅为铝合金的1/10，而销座通过恒范钢片而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵制了与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。裙部的热膨胀变形量。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系活塞裙部开槽活塞裙部开槽横向绝热槽横向绝热槽减少裙部受

17、热减少裙部受热有的兼作油环回油孔有的兼作油环回油孔纵向膨胀槽纵向膨胀槽留有膨胀余地留有膨胀余地活塞强度降低活塞强度降低绝热槽绝热槽膨胀槽膨胀槽发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系二二.活塞环活塞环是具有弹性的开口环，分为是具有弹性的开口环，分为气环气环和和油环油环。 工作条件：工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。高温、高压、高速、极难润滑。 平均寿命：平均寿命： 6 6万公里万公里材料：材料：合金铸铁或球墨铸铁（有时表面涂有保护层）合金铸铁或球墨铸铁（有时表面涂有保护层） （1 1）气环）气环 作用：作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活保证气缸与活塞间的

18、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。带走。气环气环切口切口发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系气环按其断面形状的不同可分成气环按其断面形状的不同可分成: 矩形环、正扭曲内切环、反扭曲锥面环、梯形矩形环、正扭曲内切环、反扭曲锥面环、梯形环和桶形环等环和桶形环等.发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系 矩形环加工方便矩形环加工方便,但磨合性较差但磨合性较差,在工作中会出现在工作中会出现”泵油泵油”现象现象. 扭曲环密封性与磨合性都较好扭曲环密封性与磨合性都较好,但

19、加工比较复杂。但加工比较复杂。 桶形环的桶形环的综合性能最好综合性能最好,是最有发展的是最有发展的气环。气环。 梯形环由于它与环槽的配合间隙随活塞的运动梯形环由于它与环槽的配合间隙随活塞的运动不断在变化而有自动清除积碳的作用。不断在变化而有自动清除积碳的作用。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系气环的密封原理：气环的密封原理：将将2 23 3道气环的切口相互错开形成道气环的切口相互错开形成“迷宫式迷宫式”封气装置。封气装置。气环的泵油原理：气环的泵油原理：动动态态演演示示发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（2 2）油环）油环普通油环普通油环钢片

20、组合环钢片组合环普通油环普通油环: 油环上都制有回油槽或油环上都制有回油槽或回油孔回油孔,与活塞环槽上的回油与活塞环槽上的回油孔相通。孔相通。 由于油环都装在最下面由于油环都装在最下面的环槽上的环槽上,为了增加弹力为了增加弹力,有有的油环内装有胀圈或卷簧。的油环内装有胀圈或卷簧。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系油环的刮油作用油环的刮油作用油环的刮油作用发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系活塞销活塞销作用：作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气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。体压力传递给连杆。材料与工艺材料与工艺:

21、:优质低碳钢，表面淬火、精磨。优质低碳钢，表面淬火、精磨。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系：活塞销的内孔形状有圆柱形，两段截锥形，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。以及两段截锥与一段圆柱的组合形。活 塞 销圆柱形两段截锥与一段圆柱结合两段截锥形发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系全浮式（工作时自由转动）、半浮式。全浮式（工作时自由转动）、半浮式。活塞销活塞销连杆连杆全浮式：全浮式：活活塞销能在连塞销能在连杆衬套和活杆衬套和活塞销座中自塞销座中自由摆动，使由摆动，使磨损均匀。磨损均匀。半浮式：半浮式：活塞中

22、部活塞中部与连杆小与连杆小头采用紧头采用紧固螺栓连固螺栓连接，活塞接，活塞销只能在销只能在两端销座两端销座内作自由内作自由摆动。多摆动。多用于小轿用于小轿车车发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系三三.连杆连杆作用：作用：连接连接活塞活塞与与曲轴曲轴，并把活塞承受的气体压并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的力传给曲轴，使活塞的往复往复运动变成曲轴的运动变成曲轴的旋转旋转运动。运动。连连杆杆组组件件分分解解图图连杆小头连杆小头杆身杆身连杆连杆大头大头发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系连杆大头的连接形式连杆大头的连接形式平切式平切式斜切式斜切式发

23、动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系 连杆大头沿着与杆身轴线垂直的方向切开连杆大头沿着与杆身轴线垂直的方向切开,称为直称为直切口连杆切口连杆,多用于汽油机。多用于汽油机。 有些发动机的连杆大头尺寸较大有些发动机的连杆大头尺寸较大,为了维修拆装时为了维修拆装时仍能将其从气缸中抽出仍能将其从气缸中抽出,将连杆大头沿与连杆杆身轴线将连杆大头沿与连杆杆身轴线成成3060(常用常用45)的方向切开的方向切开,即为斜切口连杆即为斜切口连杆,多用于柴油机。多用于柴油机。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系连杆轴瓦连杆轴瓦发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技

24、术学校 交通工程系 轴瓦多采用薄钢壁钢背轴瓦，在其内表面浇有耐磨合金层。 特点：质软、容易保持油膜、磨合性好、摩擦阻力小、不易磨损等。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系V V型发动机连杆的布置形式型发动机连杆的布置形式主副式主副式并列式并列式叉型式叉型式发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系并列连杆式并列连杆式:连杆可以通过连杆可以通过,两列气缸的活塞连杆组的运两列气缸的活塞连杆组的运动规律相同动规律相同;但曲轴的长度增加。但曲轴的长度增加。主副连杆式主副连杆式:可不增加发动机的轴向长度可不增加发动机的轴向长度,但主副连杆不但主副连杆不能互换能互

25、换,两列气缸的活塞连杆组的运动规律不同。两列气缸的活塞连杆组的运动规律不同。叉形连杆式叉形连杆式:两列气缸的活塞连杆组的运动规律相同两列气缸的活塞连杆组的运动规律相同,左右对应的两气缸轴线不需要在向上错位。左右对应的两气缸轴线不需要在向上错位。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（三）（三） 曲轴飞轮组曲轴飞轮组曲轴飞轮组的组成曲轴飞轮组的组成曲轴曲轴飞轮飞轮主轴瓦主轴瓦正时齿轮正时齿轮皮带轮皮带轮扭转减振器扭转减振器起动爪起动爪发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系1、曲轴、曲轴(1)(1)、功用：、功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外

26、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。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)(2)、工作条件：、工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲击。变载荷的冲击。(3)类形类形整体式整体式组合式组合式发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系A.整体式整体式:曲轴其各个曲柄及前后端都作成一个整体曲轴其各个曲柄及前后端都作成一个整体,一一般采用滑动轴承。般采用滑动轴承。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系B.组合式组合式:曲轴其各个曲柄采

27、用滚动轴承曲轴其各个曲柄采用滚动轴承,并且必须并且必须与隧道式曲轴箱配合使用。与隧道式曲轴箱配合使用。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系 (4)4)、结构：、结构：曲柄曲柄前端轴前端轴连杆轴颈连杆轴颈曲轴轴颈曲轴轴颈平衡重平衡重后端轴后端轴曲拐曲拐曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。发动机机械发动机机械苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系2、飞轮、飞轮（一）功用：（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、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，下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可保证曲轴的旋转角