农业机械概论-动力部分-第1章 柴油机

1、第一章 柴油机由机体,机体零件,两大机构和四大系统组成第一节 机体及机体零件 一、组成 机体,气缸盖,气缸套,气缸垫,油底壳 二、功用 机体：发动机的骨架 气缸盖：构成燃烧室 气缸垫：防止漏气、漏水 油底壳：盛装机油 气缸套：气缸 机体组机体组组成：机体组组成：曲轴箱曲轴箱气缸体气缸体气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸气缸油道和水道油道和水道油底壳油底壳 1、气体压力、惯性力、离心力、摩擦力、气体压力、惯性力、离心力、摩擦力 2、汽车行驶中产生的冲击力。、汽车行驶中产生的冲击力。三、工作条件三、工作条件第二节 曲柄连杆机构 包括活塞组连杆组、曲轴飞轮组一、活塞连杆组 活塞连杆组由活塞连杆组由 活塞活

2、塞 活塞环活塞环 活塞销活塞销 连杆、连杆轴瓦等组成，连杆、连杆轴瓦等组成，1、活塞 功用：活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。 工作条件：高温、高压、高速、惯性力、冲击、化学腐蚀、润滑不良。 要求： (1) 要有足够的刚度和强度，传力可靠； (2) 导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损； (3) 质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。 材料：高强度铝合金，在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。铝合金活塞质量小、导热性能好，但热膨胀系数大。 构造：活塞分为三部分，顶部、防漏部和活塞裙部。防漏部活塞裙部活 塞 构 造活塞顶部（1） 活 塞

3、 顶 部 活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关，都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求， 顶部形状可分为三大类： 1、平顶活塞：顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部应力分布较为均匀，一般多用在汽油机上。 2、凸顶活塞：顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程，二行程汽油机常采用凸顶活塞。 3、凹顶活塞：顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置有利于可燃混合气的燃烧，可调节发动机的压缩比（2） 活塞防漏部 1 1、位置：位置：活塞环槽以上的部分。活塞环槽以上的部分。 2 2、结构：、结构：活塞头部较厚，有2-3道气环槽，

4、气环槽，1-21-2道油环槽，在气环槽内镶有环槽护圈防道油环槽，在气环槽内镶有环槽护圈防止环槽因工作温度高和相对运动造成环槽止环槽因工作温度高和相对运动造成环槽的磨损。的磨损。气环槽气环槽油环槽油环槽工作条件工作条件最恶劣，最恶劣，应离顶部应离顶部远些。远些。（1）、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、防、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、防 止可燃混合气漏到曲轴箱内止可燃混合气漏到曲轴箱内。 （2）、承受气体压力并传给连杆。承受气体压力并传给连杆。 （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。3 3、作用：、作用：活塞活塞销孔位置：从油环槽下端面起至活

5、塞最下端的部分，包括销座孔。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，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。防治破坏油膜。（3）活塞裙部2、活塞环 *活塞环活塞环是具有弹性的开口环，分为气环和油是具有弹性的开口环，分为气环和油环。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。 （1）气环 作用：密封、导热 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。 要求：要求：弹性好，强度高、耐磨、耐热。弹性好，强度高、耐磨、耐热。 材

6、料：材料：活塞环是合金铸铁活塞环是合金铸铁( (在优质灰铸铁中加入少在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素量铜、铬、钼等合金元素) )，第一道环镀多孔铬，第一道环镀多孔铬，其余环一般镀锡或磷化。其余环一般镀锡或磷化。切口切口气环气环形状形状特特 点点示意图示意图矩形环矩形环结构简单、制造方便、易于生产、应用面广结构简单、制造方便、易于生产、应用面广，有泵，有泵油作用。油作用。扭曲环扭曲环活塞环扭曲活塞环扭曲，防止泵油作用，易于磨合，并有向下，防止泵油作用，易于磨合，并有向下刮油作用。刮油作用。锥面环锥面环减少环与气缸壁的接触面，提高表面接触压力，减少环与气缸壁的接触面，提高表面接触压力，向

7、向下刮油，向上形成油契，减少零件的磨损及摩擦功下刮油，向上形成油契，减少零件的磨损及摩擦功的消耗，的消耗，有利于磨合和密封。但安装时不能安反也有利于磨合和密封。但安装时不能安反也不能作第一道环使用。不能作第一道环使用。梯形环梯形环清洁环槽，加强密封作用，清洁环槽，加强密封作用，加工困难，精度要求高加工困难，精度要求高桶面环桶面环外圆为凸圆弧形外圆为凸圆弧形，上下时都形成油楔，减少磨损，上下时都形成油楔，减少磨损，适应性好，有利于密封，但加工困难。适应性好，有利于密封，但加工困难。气环的断面形状断面形状种类普通油环组合式油环示意图刮油片轴向衬环径向衬环刮油片 （ 2）油环油环的作用：布油和刮油

8、油环的刮油作用 3、 活塞销 *作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受作用：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。的气体压力传递给连杆。 构造：构造： 活塞销的内孔形状有圆柱形，两段截锥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。形，以及两段截锥与一段圆柱的组合形。 定位：在定位：在活塞销活塞销的两端用卡环进行轴向定位，的两端用卡环进行轴向定位，防止防止活塞销活塞销轴向串动刮伤汽缸壁。轴向串动刮伤汽缸壁。连杆活塞销全浮式与半浮式相比，活塞销可在连杆小头衬套孔和销座孔中转动，磨损均匀。半浮式 （1）活塞销的连接方式 4、连杆 作用：连接活塞与曲轴，并把活

9、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。 组成： 连杆小头， 连杆杆身 连杆大头 (包括连杆盖)。 连杆小头与活塞销相连。连杆大头与曲轴相连。（1）连杆小头 全浮式活塞销：工作时小头孔与活塞销之间有相对运动，在连杆小头孔中压入减磨的青铜衬套。为了润滑活塞销与衬套，在小头和衬套上铣有油槽或钻有油孔以收集发动机运转时飞溅上来的润滑油并用以润滑。有的发动机连杆小头采用压力润滑，在连杆杆身内钻有纵向的压力油通道。 半浮式活塞销：是与连杆小头紧配合的，所以小头孔内不需要衬套，也不需要润滑。 （2）连杆杆身 通常做成“工字形断面，抗弯强度好，重量轻，大圆弧过渡，且上小下大，采用压力润

10、滑的连杆，杆身中部都制有连通大、小头的油道。 （3）连杆大头 连杆大头按剖分面分为平切口和斜切口平切口分面与连杆杆身轴线垂直，汽油机多采用这种连杆。一般汽油机连杆大头的横向尺寸都小于气缸直径，可以方便地通过气缸进行拆装。 斜切口分面与连杆杆身轴线成3060夹角。柴油机多采用这种连杆。因为，柴油机压缩比大，受力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺寸往往超过了气缸直径，为了使连杆大头能通过气缸，便于拆装，一般都采用斜切口，最常见的是45夹角。连杆大头形式平分式斜分式（4） 连 杆 盖 连杆大头分开可取下的部分。连杆与连杆盖配对加工，加工后，在它们同一侧打上配对记号，安装时不得互相调换或变更方

11、向。（5） 连 杆 螺 栓 作用：把连杆盖和连杆大头连在一起。 工作条件：在工作中承受很大的冲击力，易折断或松脱，造成严重事故。 材料：采用优质合金钢，并精加工和热处理 安装要求：拧紧连杆螺栓螺母时，要用扭力板手分23次交替均匀地拧紧到规定的扭矩，拧紧后还应可靠的锁紧。连杆螺栓损坏后不能用其它螺栓来代替。 （6）切口定位 平切口连杆盖与连杆的定位方法： 采用连杆螺栓定位，利用连杆螺栓中部精加工的圆柱凸台或圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证的。 斜切口连杆盖与连杆的定位方法： 锯齿定位、套筒定位和止口定位。止口定位：工艺简单，但定位不可靠。套筒定位：装拆方便，精度高，工艺要求高，横向尺寸加大。锯

12、齿定位：结构紧凑，定位可靠，但对齿距要求高。（7 7）连杆轴瓦（滑动轴承）连杆轴瓦（滑动轴承） (a). 材料：材料： 在厚1-3mm的薄钢板背的内圆上浇铸0.3-0.7mm厚的减摩合金层。 (b). 装配要求：装配要求： 装配时，两个凸键分别嵌入在连杆大头和连杆盖上的相应凹槽中。在连杆轴瓦内表面上还加工有油槽，用贮油，保证可靠润滑。连 杆 轴 瓦定位凸键定位凸键润滑油槽润滑油槽减磨合金层减磨合金层 二 曲 轴 飞 轮 组曲轴飞轮组的组成曲轴飞轮组的组成起动爪起动爪正时齿轮正时齿轮主轴瓦主轴瓦皮带轮皮带轮扭转减振器扭转减振器飞轮飞轮飞轮螺栓飞轮螺栓曲轴曲轴 1、曲轴、曲轴1 1、功用：、功用：

13、把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外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输出。还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。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。曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动直列式

14、发动机机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。 3、曲轴的结构 类型优点优点缺点缺点应用应用全支承曲轴全支承曲轴提高曲轴的刚提高曲轴的刚度和弯曲强度，度和弯曲强度，减轻主轴承的减轻主轴承的载荷载荷曲轴的加工表曲轴的加工表面增多，主轴面增多，主轴承数增多，使承数增多，使机体加长机体加长柴油机一般多柴油机一般多采用此种支撑采用此种支撑方式方式非全支承曲非全支承曲轴轴缩短了曲轴的缩短了曲轴的长度，使发动长度，使发动机总体长度有机总体长度有所减小所减小主轴承载荷较主轴承载荷较大大承受载荷较小承受载荷较小的汽油机可以的汽油机可以采用此种方式采用此种方式在相邻的

15、两个曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴，称在相邻的两个曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴，否则称为非全支承曲轴。为全支承曲轴，否则称为非全支承曲轴。 4 4、曲轴的支承方式、曲轴的支承方式5、曲轴的轴向定位曲轴的轴向定位 （1）必要性：发动机工作时，离合器对曲轴有轴向作用力，引起曲轴轴向窜动，破坏各零件的相对位置。 （2）形式：曲轴受热应能自由膨胀，故曲轴的轴向定位轴向定位只能设置一处只能设置一处 整体式止推片和分开式止推片（翻边轴瓦）6、曲 轴 的 密 封 防止机油泄露 （1）前端：采用甩油盘和油封 （2）后端：采用回油螺栓 二、飞轮二、飞轮1 1、功用：、功用：将在作功行程中输入于

16、曲轴的能将在作功行程中输入于曲轴的能量量的一部分贮的一部分贮存起来，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、构越过上、 下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩下止点，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，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。同时将发动机的动力传给离合器。 2、构造飞轮边缘部分做的飞轮边缘部分做的厚些，可以增大转厚些，可以增大转动惯量动惯量齿圈在发动机起动齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮时与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转。合，带动曲轴旋转。一缸

17、上止点记号一缸上止点记号定位采用定位销定位采用定位销或不对称螺栓或不对称螺栓第三节 换气系统一、功用 按照发动机工作循环的需要，适时地供给气缸足够量的新鲜充量，及时、安全并尽可能彻底地排除废气。 二、组成 空气滤清器，进气管，进气歧管，配气机构，排气歧管，排气管，消音灭火器。三、配气机构 分气门式和气孔式两种。气门式配气机构又有顶置和侧置之分。1、顶置式配气机构2、侧置式配气机构3、气门间隙 （1）何谓气门间隙 当气门处在关闭状态时，气门杆尾端和摇臂端头平面之间（顶置式） 或气门杆尾端与调整螺钉平面（侧置式）之间的距离称为气门间隙。 （2）为何要留气门间隙 给气门受热膨胀留有余地，防止气缸漏气

18、。 （3）留好的气门间隙使用一段时间后为何还需重新调整4、配气相位 气门从开始开启到关闭终了，这一延续过程的曲轴转角。 5、实际内燃机进排气门的开启和关闭 为保证进气充足，排气彻底，进排气门都提前开启，延迟关闭。进气门提前开启角延迟关闭角，排气门提前开启角r延迟关闭角。6、气门重叠角 + 2、气门侧置式、气门侧置式 进排气门都布置进排气门都布置在气缸的一侧，结构在气缸的一侧，结构简单、零件数目少。简单、零件数目少。 气门布置在同一侧气门布置在同一侧导致燃烧室结构不紧导致燃烧室结构不紧凑、热量损失大、进凑、热量损失大、进气道曲折、进气阻力气道曲折、进气阻力大，使发动机性能下大，使发动机性能下降，

19、只有小型和压缩降，只有小型和压缩比较小的汽油机使用。比较小的汽油机使用。气门间隙气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。气门杆气门杆摇臂摇臂气门间隙气门间隙A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。 B、曲轴与凸轮轴传动比为、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。 工作过程工作过程锥角作用：锥角作用： A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。、获得较大的气门座合压力，提高

20、密封性和导热性。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、避免气流拐弯过大而降低流速。、避免气流拐弯过大而降低流速。装配前应将装配前应将密封锥面研密封锥面研磨。磨。边缘应保持边缘应保持一定的厚度，一定的厚度，13mm。 2 2、气门锥角、气门锥角 配气相位演示配气相位演示第四节 柴油机燃油供给系统一、功用 根据柴油机工况的要求，定时、定量、定压地向燃烧室喷入清洁，雾化的柴油，使其与压缩空气迅速、良好地混合并燃烧。二、组成 油箱，油管，输油泵，滤清器，喷油泵，喷油器，调速器三、喷油泵 产生高压油，有柱塞泵，转子泵，PT燃油供给系统1、柱塞泵循环供油量的改变

21、 柱塞泵的柱塞升程因受凸轮的限制所以不变，但供油升程可变，当转动柱塞，改变柱塞上斜槽与柱塞套上回油孔的相对位置即可改变供油升程，进而改变循环供油量。2、柱塞泵的速度特性 当供油拉杆的位置不动，喷射压力一定，柱塞泵的循环供油量随喷油泵凸轮轴转速的变化而变化的规律。 随着喷油泵凸轮轴转速的升高，其循环供油量相应增多；反之，减少。 原因：随着喷油泵凸轮轴转速的升高，其预流量增多，后流量增多，泄漏量减少。3、偶件 柱塞与柱塞套，出油阀的阀体与阀座，喷油嘴的针阀与针阀体四、喷油器 有开式和闭式之分，前者少用。闭式喷油器又有孔式和轴针式之分。1、孔式喷油器结构及工作原理2、轴针式喷油器结构及工作原理五、调

22、速器1、功用 根据柴油机负荷的变化自动调节供油量以维持发动机转速的稳定。2、类型 单程调速器，全程调速器，两极调速器，极限调速器3、全程调速器结构及工作原理柱塞泵工作演示孔式喷油器孔式喷油器 4、类型：全程调速器简图第五节第五节 润滑系统润滑系统一、润滑系的作用：一、润滑系的作用：1、润滑作用：将机油不断地供给各零件的摩擦表面，减少零件的磨损和摩擦功的消、润滑作用：将机油不断地供给各零件的摩擦表面，减少零件的磨损和摩擦功的消耗。耗。2、清洗作用：清除摩擦表面上的磨屑等杂质。、清洗作用：清除摩擦表面上的磨屑等杂质。3、冷却作用：润滑油的流动可以带走摩擦表面产生的热量。、冷却作用：润滑油的流动可以

23、带走摩擦表面产生的热量。4、密封作用：在运动零件之间、气缸壁上形成的油膜形成油膜可以提高密封性，防、密封作用：在运动零件之间、气缸壁上形成的油膜形成油膜可以提高密封性，防止漏气和漏油。止漏气和漏油。5、防锈作用：在零件表面形成油膜，防止零件生锈。、防锈作用：在零件表面形成油膜，防止零件生锈。二、润滑的方式二、润滑的方式压力润滑，飞溅润滑，润滑脂润滑，油雾润滑压力润滑，飞溅润滑，润滑脂润滑，油雾润滑三、润滑系统的组成三、润滑系统的组成机油泵，滤清器机油泵，滤清器(粗、细），安全装置（限压阀、旁通阀、回油阀），机油散热器，粗、细），安全装置（限压阀、旁通阀、回油阀），机油散热器，机油压力表，机油温度表等机油压力表，机油温度表等四、润滑系统工作原理演示四、润滑系统工作原理演示发动机润滑系的组成发动机润滑系的组成集滤器、机油泵、油底壳、集滤器、机油泵、油底壳、机油滤清器、机油散热器、机油滤清器、机油散热器、机油压力表、机油温度表机油压力表、机油温度表放油螺栓放油螺栓油底壳油底壳机油滤清器机油滤清器油路油路集滤器集滤器润滑系润滑系润滑系的油路润滑系的油路齿轮式机油泵的工作演示齿轮式机油泵的工作演示特点：特点