第2章曲柄连杆机构

1、第2章曲柄连杆机构 其次章第一节 曲柄连杆机构概述 一、曲柄连杆机构的作用与组成 1、组成： 气缸体曲轴箱组(机体组):缸体、缸盖、缸垫、 气门室罩、油底盘。活塞连杆：活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆盖、连杆螺栓。 曲轴飞轮组：曲轴、飞轮。 2、作用：把高压气体作用在活塞顶部的压力转变为曲轴的扭矩， 通过传动系传给驱动轮。(即进行热功转换。)二、工作条件 1.热力负荷：因高温会使发动机零件失去工作力量。如烧伤、膨胀变形等。2.机械负荷：气体压力、惯性力、摩擦力。 3.高速、化学腐蚀：废气中的(co、nox、hc)与机件接触使之受到腐蚀。 三、曲柄连杆机构的受力状况 1 、气体作用力(气压力):

2、作功行程 作用在活塞顶部的气压力 最大，其次是压缩行程。 作功行程：均布的合力fpfp2 作用于缸壁 fp1 沿连杆方向作用于曲柄销上 fp1 fr使主轴曲轴颈与主轴承产生压紧。 fs除使主轴颈与主轴承产生压紧力还对曲轴形成扭矩t,推动曲轴旋转， t= fs r 压缩行程：fp2 把活塞压向气缸另一侧 fpfp1 fr fs=t=fs r (旋转阻力矩，阻碍曲轴旋转) 气体作用力的后果：使活塞与气缸壁，曲轴主轴颈与主轴承 间产生不匀称磨损。 活塞连杆组活塞 2、往复惯性力与离心力：往复运动的物体当速度发生变化时，会产生往复惯性力，使零件受附加载荷 作用。 上下运动的 fcy, fcx 物体绕某

3、一中心作旋转运动，会产生离心力fc 水平方向运动的 fcx, fcy 往复惯性力与离心力作用的后果：加剧发动机的振动(上下振动，水平振动), 增加发动机曲柄连杆机构的各部件及全部轴颈、轴承的磨损。 3、摩擦力：存在于作相对运动而又相互接触的零件表面之间。如气缸壁与活塞间等。 * 上述各力作用于曲柄连杆机构 加 0 速 减 速 及机体的各有关零件上，使它们 vmax 0 受到压缩、拉伸、弯曲、扭转等不同形式的载荷，为了保证工作 可行削减磨损，在结构上要实行 相应的措施。 其次节 机体组(气缸体曲轴箱组)机体组：包括气缸体、缸盖、缸垫、气门室罩、油底壳。 机体组组成：气门室罩 气缸盖 气缸垫 油道

4、和水道气缸体 曲轴箱 油底壳油封 气缸 油底壳 一、气缸体：上部：气缸、水套。 下部：曲轴轴承、凸轮轴轴承座。 1、组成： 2、工作条件及结构形成工作条件：主要承受变高的机械负荷 及较高的化学腐蚀、热力负荷，因而 气缸体应具有足够的刚度及强度、耐 腐蚀。 材料： (要能耐高温、耐腐蚀、耐磨损) 优质灰铸铁。气缸内壁按2级精度行磨 加工。 名 称 气缸体结构形式 : 性 能 气缸体下表面与曲轴轴线在同一平面。 应 用 一般式 机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚 轿车、稍微型货车度和强度差。 龙门式 气缸体下表面降至曲轴轴线以下。强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。 中、重型

5、载重车 特重型的柴油机 隧道式 结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、曲轴 上。拆卸不便利。 主轴承不分开(配用组合式曲轴)。 3、气缸体的冷却方式： (图1) 水冷：在气缸及缸盖中设水套充水的空腔。(图2) 风冷：在气缸体及缸盖外表面铸散热片。 (图1) (图2) 4、多缸发动机的气缸排列形式： 直列式：发动机的各气缸成一字型排列。(赛车) 双列式：v型 180 ; p型 =180 。结构简洁、加工 简单，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 的重量；外形简单， 加工困难。 高度小，总体 布置便利。 对置气缸式发动机 5、气缸套：在气缸内，活塞

6、与缸壁的磨擦表面间由于高温柔运动的不连续造成润 滑不良，易造成磨损及腐蚀。因此气缸应采纳耐磨材料制造，但是整个缸 体都采纳都用耐材料将造成铺张，因此除了气缸壁表面外，其它部分的耐 磨性要求不高，因此为了节约开支，只是气缸工作表面单独用耐磨材料制 造，镶入气缸。这就是所说的气缸套。材料：用耐磨性好的合金铸铁或合金钢制造。 缸体可用价格较低的优质灰铸铁。 干缸套：外表面不与冷却水直接接触 (图c) 型式： 湿缸套：外表面与冷却水直接接触。图d) ( 缸套装入座孔后，通常高出缸 体0.050.15mm。这样当紧固 气缸盖螺栓时，可将气缸盖衬垫 压得更紧，保证密封。(图c) (图d) 湿缸套的优点：冷

7、却效果好，由于气缸体上没有密闭的水 套因而铸造便利，拆装简单。 缺点：刚度差易漏气、漏水。应设有上、下定位带和 下支承密封带。干缸套的优、缺点与湿缸套相反。干缸套只需设上定位环带。 二、气缸盖与气缸垫 1、缸盖的作用：封闭气缸形成燃烧室。缸盖内也有冷却水套，冷却水孔与气缸体的冷却水孔相通，以利用循环水来冷却燃烧 室等高温部件。 2、缸盖的构造：除有燃烧室、水套、火花塞孔(或喷油器孔)、还有进、排气门座、气门导管孔、推杆孔、进、排气门道水等。 整体式：(老式发动机)此结构刚性差受热压后易变形，影响密封损坏时 必需全块更换。 分开式：制造、修理便利，刚性大。 有(一缸一块、二缸一块、三缸一块)气门

8、室罩 气缸盖 气缸垫 3、工作条件：高热负荷、较高的机械 负荷。 4、材料：导热性好，高温强度高，铸造条件好。 灰铸铁(或合金铸铁):该材料高温强度高，铸造性好，(大多数发动机用) 价格低。但导热性差，重量大。 铝合金：材料导热性好，但高温强度低，易变形成本高。(少数发动机用) 5、燃烧室：由活塞顶部与缸盖上相应的凹部空间组成。 设计要求：结构尽少能紧凑、压缩终了形成良好涡流。 (以保证气体充分混合，完全燃烧，发出更大的功率。) 汽油机燃烧室外形 楔形：结构简洁、紧凑，压缩终了能形成良好涡流。 但激冷面大，hc。 盆形：结构较简洁，但不够紧凑，涡流稍弱。 半球形：结构最紧凑，散热面小，动力性好

9、。 但结构简单。(半球形因进、排气门分置于缸盖两侧，配气机构采纳2根凸轮轴。) 蓬形 碗形 碗形：燃烧室在活塞顶内，采纳平底缸盖，缸盖工艺 性好，但活塞的高度及质量增加，活塞的散热 性也差。 蓬形：性能与半球形相像，缸内气流进行挤气运 动比半球形简单，燃烧室也比燃烧室易于加工。 6、气缸垫：作用：密封。(防止燃气、冷却水、润滑油发生窜漏。) 材料：目前应用最广泛的是：金属石棉缸垫。 安装：光滑面朝缸体，机油孔、水套孔与缸体和缸盖对正。 7、气缸盖的安装：用螺栓紧固到气缸体上。 (用规定力矩3次由内向外成对角线拧紧。) 假如：缸盖为铝合金制，则必需在发动机冷态下拧紧。 由于铝缸盖的膨胀比大于钢螺栓。若缸盖为铸铁制，可在 发动机热时最终拧紧。 气缸盖的安装操作方式 用规定力矩分3次由