曲柄连杆机构_教学(1).

1、 曲柄连杆机构 主要内容主要内容： 1、曲柄连杆机构组成及功用 2、 了解机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组成及功用第一节第一节 概述概述1. 1. 功用功用 曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。2.2.工作条件工作条件 发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度

2、又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。3.3.组成组成曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，机体组机体组、活塞连杆组活塞连杆组和曲轴飞轮曲轴飞轮第二节第二节 机体组机体组 机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。 机体组：由气缸体气缸体、油底壳油底壳、气缸盖气缸盖和气缸垫气缸垫等零件组成。机体组成：机体组成：曲轴箱曲轴箱气缸体气缸体气缸

3、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1.1.气缸体气缸体 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体体曲轴箱，也可称为气缸体曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。 气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下三种形式。气缸体曲轴箱油底壳安装平油底壳安装平面和曲轴旋转面和曲轴旋转中心在同一高中心在同一高度。度。油底壳安装平油底壳安装平

4、面低于曲轴的面低于曲轴的旋转中心。旋转中心。 气缸体上曲轴气缸体上曲轴的主轴承孔为的主轴承孔为整体式。整体式。根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同分为 特点 优点 缺点缺点一般式一般式气缸体气缸体油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便刚度和强度较差 龙门式龙门式气缸体气缸体油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷工艺性较差，结构笨重，加工较困难隧道式隧道式气缸体气缸体气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入结构紧凑、刚度和强度好加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便汽缸的冷

5、却与冷却方式汽缸的冷却与冷却方式： 为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种两种，一种是水冷，另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。 对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点，对发动机机体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成直列式分成直列式、V型型和对置式对置式三种。 气缸的排列方式：气缸的排列方式：发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简

6、单，加工容易，但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。有的汽车为了降低发动机的高度，把发动机倾斜一个角度。结构简单、加工结构简单、加工容易，但发动机容易，但发动机长度和高度较大。长度和高度较大。(1) 直列式直列式气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角180，称为V型发动机，V型发动机与直列发动机相比，缩短了机体长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机，6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。 缩短了机体的长度和高度，缩短了机体的长

7、度和高度，增加了刚度，减轻了发动机增加了刚度，减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困的重量；形状复杂，加工困难。六缸以上发动机使用难。六缸以上发动机使用(2) V型型气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，即左右两列气缸中心线的夹角 180，称为对置式。它的特点是高度小，总体布置方便，有利于风冷。这种气缸应用较少。 高度小，总体布置方便。轿车中应用不多(3) 对置式对置式 气缸体：整体式气缸体和镶嵌式气缸体气缸体：整体式气缸体和镶嵌式气缸体 a、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。 b、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。类型类型构造构造性能及应用性能及应用整体式整体式气缸直接镗在气缸体

8、上气缸直接镗在气缸体上强度和刚度好，能承受大强度和刚度好，能承受大负荷；成本高。负荷；成本高。镶嵌式镶嵌式用耐磨优质材料制成气缸用耐磨优质材料制成气缸套，再装到一般材料制成套，再装到一般材料制成的气缸体内。的气缸体内。降低了制造成本，便于修降低了制造成本，便于修理和更换气缸套，延长了理和更换气缸套，延长了气缸体的使用寿命。气缸体的使用寿命。2. 2. 油底壳油底壳 气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳。油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。

9、油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。 3 3. . 气缸盖气缸盖 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。气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸盖罩气缸盖罩衬垫衬垫安装火花塞安装火花塞汽油机燃烧室常见的三种形式：其它：碗型、4气门蓬形4.4.气缸垫气缸垫功用：安装在气缸盖和气缸体之间，保证气缸功用：安装在气缸盖和气缸体之间，保证气缸盖与气缸体接触面的密

10、封，防止漏气、漏水和盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油。漏油。 材料：有弹性、耐热性、耐压性材料：有弹性、耐热性、耐压性 安装时注意方向安装时注意方向第三节第三节 活塞连杆组活塞连杆组1.1.活塞活塞活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成：功用功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。 工作环境工作环境：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1014m/s，承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达3-6MPa（汽油机）的压力。最大值69MPa,增压可达 1315MPa。材料材料： 铝合金：质量小 导热性好汽车普遍采用的！ 灰铸

11、铁：个别高级铸铁、耐热钢活塞应具备活塞应具备的特点的特点A 刚度和强度应足够大，传力可靠刚度和强度应足够大，传力可靠B 导热性能好，耐高压、高温、磨损导热性能好，耐高压、高温、磨损C 质量较小，尽可能减少往复惯性力质量较小，尽可能减少往复惯性力构造构造：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。 （1 1）活塞顶部活塞顶部功用功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。 活塞顶部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，其顶部形状可分为四大类，平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞。活塞顶的分类活塞顶的分类结构简单、制造容

12、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。多用在二气过程。多用在二冲程汽油机上冲程汽油机上凹坑的形状、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；的燃烧；提高压提高压缩缩比，防止碰比，防止碰气门。气门。平顶活塞顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部应力分面较为均匀，一般用在汽油机上，柴油机很少采用。 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

13、采用凸顶活塞。 凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。 （2 2）活塞头部）活塞头部 位置位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。活塞活塞销孔气环槽气环槽油环槽油环槽作用作用：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、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、将顶部吸收的热量通过活塞、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。环传给气缸壁。（3 3）活塞裙部）活塞裙部位置位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括装活塞销的销座孔。作用作用

14、：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力，防止破坏油膜。2. 2. 活塞环活塞环活塞环：活塞环：是具有弹性的开口环，有气环和油环分。工作条件：工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。 平均寿命平均寿命 （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。切口切口气环气环（2 2）油环）油环种类普通油环组合式油环示意图特点结构简单，易加工，成本低结构简单，易加工，成本低与汽缸壁接触压力高，适与汽缸壁接触压力高，适应性好，刮油效果强，但应性好，刮油效果强，但成本高成本高刮油片轴向衬环径向衬环刮油片回油孔回油孔油环的

15、刮油作用：油环的外圆柱面中间加工有凹槽，槽中钻有小孔或开切槽。当活塞向下移动时，油环将缸壁上多余的机油刮下通过小孔或切槽流加曲轴箱；当活塞向上移动时，刮下的机油仍通过回油孔流回曲轴箱。3.3.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，两段截锥形，以及两段截锥与一段圆柱的组合形。 活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接配合有两种方式：全浮式安装和半浮式安装。全浮连接的特点：活塞销能在连杆小头、销座孔中自由转动，三者间可相对运动，减少了磨损并使磨损均匀活塞销连杆“全浮式”安装，当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都有相

16、对运动，这样，活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动，使磨损均匀。为了防止全浮式活塞销轴向窜动刮伤气缸壁，在活塞销两端装有档圈，进行轴向定位。由于活塞是铝活塞，而活塞销采用钢材料，铝比钢热膨胀量大。为了保证高温工作时活塞销与活塞销座孔为过渡配合。装配时，先把铝活塞加热到一定程度，然后再把活塞销装入，这种安装方式应用较广泛。“半浮式”安装的特点是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，而和连杆小头没有相对运动。活塞销不会作轴向窜动，不需要锁片。小轿车上应用较多。 4.4.连杆连杆作用：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

17、。连杆的结构连杆的结构连杆组件分解图第四节第四节 曲轴飞轮组曲轴飞轮组曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成。 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1.1. 曲轴曲轴曲轴是发动机最重要的机件之一（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。（3 3） 材料：曲轴一般用中碳钢中碳钢或中碳合金钢中碳合金钢模锻而成。为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到

18、较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。 （4 4）构成：主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成端和后端等组成。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(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。 前端轴前端轴连杆轴颈连杆轴颈曲轴轴颈曲轴轴颈后端轴后端轴平衡重平衡重曲拐曲拐曲柄曲柄桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组2. 2. 飞轮飞轮 （1 1） 功用：功用：贮存作功行程的能量，用于克服进气、压缩和排气行程的阻力和其它阻力，使曲轴能均匀地旋转。飞轮外缘压有的齿圈与起动电机的驱动齿轮啮合，供起动发动机用；汽车离合器也装在飞轮上，利用飞轮后端面作为驱动件的摩擦面，用来对外传递动力。 （2 2）构造）构造飞轮边缘部分做的厚些，飞轮边缘部分做的厚些