2曲柄连杆机构.ppt

1、第二章曲柄连杆机构,机体组 活塞连杆组 曲轴飞轮组,2.1 概述,1、曲柄连杆机构的功用 在作功冲程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。 在其他三个辅助冲程中，将曲轴的旋转运动转变为活 塞的往复运动，为做功冲程做准备。 2、组成 （1）机体组 （2）活塞连杆组 （3）曲轴飞轮组,3、曲柄连杆机构的工作条件,高温、高压、高速和化学腐蚀,4、曲柄连杆机构的受力,曲柄连杆机构做变速运动，受力情况很复杂，主要包括： 气体作用力、惯性力（包括往复惯性力和离心惯性力）、摩擦力、外界阻力等。,（1） 气体作用力 在每个工作循环的四

2、个冲程中，气体压力始终存在，但是由于进气和排气行程中，气体压力较小，对曲柄连杆机构的影响不大，这里主要讨论作功行程和压缩行程中的气体作用力。,P气体作用力，由缸内的气体产生，作用力的方向与作用面垂直。 Pj往复惯性力，活塞和连杆小头在缸内作往复运动，当它们的速度发生变化时，就会产生往复惯性力。 Pc离心惯性力，曲柄、曲柄销以及连杆大头绕曲轴的中心线作旋转运动时产生的。 F摩擦力，由压紧并相互运动的表面产生，例如：活塞和气缸壁之间。,在作功行程中，气体压力是燃气产生的高压直接作用在活塞的顶部，推动活塞向下运动的力，以MPa为单位。 气压力P的集中力PP传到活塞销上，分解为NP和SP， SP通过活

3、塞销传给连杆，并沿连杆方向作用在曲柄销上，然后分解为沿曲柄方向的力RP和垂直于曲柄方向的力TP。,NP活塞与气缸壁之间的侧压力，方向向左，使机体有向左倾倒的趋势，同时，使左侧缸壁和活塞磨损严重。 RP使曲轴的主轴颈和主轴承之间产生压紧力。 TP使曲轴产生转矩。,NP,SP,Pp,RP,TP,NP活塞与缸壁之间的侧压力，方向向右，使机体有向右倾倒的趋势，同时，右侧缸壁和活塞有磨损。 RP使曲轴的主轴颈和主轴承之间产生压紧力。 TP产生阻止曲轴旋转的力矩。,在压缩行程中，气体压力是空气或可燃混合气直接作用在活塞顶部的力，该力阻碍活塞的向上运动。以MPa为单位。 气压力P的集中力PP传到活塞销上，分

4、解为NP和SP， SP通过活塞销传给连杆，并沿连杆方向作用在曲柄销上，然后分解为沿曲柄方向的力RP和垂直于曲柄方向的力TP。,问题：分析进气、压缩、作功、排气行程中侧压力的方向， 四个行程中哪行程的侧压力最大？ 由于侧压力使机体有倾倒的趋势，故机体下部两侧应支撑在 车架上。,（2）往复惯性力Pj： 定义：是指活塞组和连杆小头在气缸内做往复运动所产生的惯性力。 产生的条件：做往复运动，并且速度发生变化时。 活塞组在两个止点之间运动时，速度的变化规律：从0开始逐渐增大，临近中间达到最大，然后又逐渐减小至0。 往复惯性力的方向：与活塞加速度的方向相反。 活塞下行时，在上半行程时，惯性力都向上，下半行

5、程时，惯性力都向下。 往复惯性力的大小： 等于活塞组和连杆小头的质量与活塞加速的乘积。 对于同一台发动机：在上下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也最大；在行程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。,Pj,（3）旋转惯性力PC： 定义：是指曲柄、曲柄销、连杆大头等围绕曲轴中心线 做旋转运动产生，也称为离心力。 产生的条件：做旋转运动时 方向：沿曲柄半径向外 大小：与旋转部分的质量、曲柄半径和曲轴角速度的平 方成正比 分解：旋转惯性力可以分解为垂直方向上的力和水平方 向上的力，垂直方向上的力与往复惯性力的方向 总是一致的。,惯性力的影响： （1）增加轴颈和轴承载

6、荷，加速它们的变形和磨损。 （2）往复惯性力和旋转惯性力的垂直分力，加剧了发动机 的上下振动。 （3）旋转惯性力的水平分力，使发动机在水平方向上产生 振动。,（4）摩擦力F 定义：指运动件之间由于相互压紧和相对运动而产生的力。 产生的条件：运动件接触面之间有相互压紧和相对运动。 方向：与零部件之间相对运动的方向相反。 大小：其大小与摩擦表面形成的正压力和摩擦系数成正比。 影响：造成配合表面磨损的根源。, 2.2 机体组,机体组： 组成：主要由气缸体、气缸盖、气缸盖衬垫及油底壳组成。 作用：发动机的支架，用来安装各个机构和系统,一、气缸体 1、定义：水冷发动机的气缸体和曲轴箱通常铸成一体，称为气

7、缸体曲轴箱，简称气缸体。 气缸体上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔称为气缸；下半部分为支撑曲轴的曲轴箱。,一汽奥迪100汽车发动机气缸体,2、气缸体的结构形式：有三种,3、气缸的作用 （1）在上止点时，与活塞、气缸盖一起形成燃烧室 （2）是活塞往复运动的场所 4、对气缸的性能要求： （1）耐高温 （2）耐腐蚀 （3）耐磨（提高加工精度）,5、气缸和气缸盖的冷却方式,1、水冷。气缸周围和气缸盖中均有充入冷却水的空腔，称为水套，利用水套中的冷却水流过高温零件的周围以带走多余热量（汽油机上采用较多）。缸体和缸盖上的水套是相互通连的。 2、风冷。利用空气冷却，在气缸体和气缸盖外表面铸

8、有散热片，以增加散热面积，保证散热充分。 一般风冷发动机的缸体和曲轴箱是分开铸造。,6 气缸的分类：根据气缸的排列方式划分,7、气缸套 （1）为什么要使用气缸套 除了与活塞配合的气缸内表面外，对气缸其他部 分的耐磨性要求并不高，如果整个缸体都采用优质 的耐磨材料来制造，势必造成浪费。现在广泛采用 镶入缸体内的气缸套形成工作表面。 气缸套采用优质的合金铸铁或者合金钢来制造,而缸 体采用普通铸铁或者铝合金铸造。因此，气缸体按 是否有缸套又分为：整体式气缸体和镶嵌式气缸 体。,整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。 镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸内的气缸体。,（2）气缸套的种类：干式缸套和湿式缸套,（

9、3）如何保证湿式缸套的密封 缸套的上支撑定位带直径略大，可以保证与缸体紧密配合 下支撑定位带与缸体配合较松，通常通过13道橡胶密封圈来实现密封 缸套装入座孔后，通常缸套顶面略高出气缸体上平面，这 样，当紧固缸盖螺栓时，可将气缸盖衬垫压得更紧，以保 证气缸的密封性，防止冷却液和缸内的高压气体窜漏。,二、气缸盖与气缸盖衬垫,1、气缸盖 功用：密封气缸上部，并与活塞顶部、气缸一起构成燃烧室。同时，也为其他零部件提供安装位置。,工作条件及要求 （1）承受气体力 （2）热负荷高，尤其是“鼻梁区”，热应力很高，是最容 易出现裂纹的部位，影响发动机工作的可靠性。 （3）配气机构的周期性运动带来的机械负荷。

10、气缸盖在机械负荷和热负荷的作用下产生的变形会导致进排 气门的密封和气缸盖的密封被破坏，影响发动机的性能。 因此，气缸盖不能损坏，也不能变形。所以，要求缸盖有： （1）足够的强度和刚度 （2）冷却要良好，保证温度分布尽可能均匀。,气缸盖的材料 应当选用：导热性好、机械强度和热强度高、铸造性能好的 材料。 一般采用优质灰铸铁或合金灰铸铁来铸造。 有的也采用铝合金铸造（导热性比铸铁好，但容易变形） 气缸盖形状复杂的原因 气缸盖上有：进、排气门座孔、气门导管孔、进、排气道、 冷却水套及其进出口、润滑油路及其进出口、气缸盖螺栓 孔、安装摇臂或者配气机构凸轮轴座的螺栓孔、安装火花塞 或喷油器的座孔。,气缸

11、盖的分解图,捷达轿车气缸盖总成,2、气缸盖分类,单体气缸盖 ：每个气缸都有一个气缸盖。 缸径140mm 块状气缸盖:两个气缸或三个气缸采用一个气缸盖 整体气缸盖：能覆盖全部气缸的气缸盖。 缸径105mm，缸数小于6的发动机 。,3、燃烧室：由活塞顶部、气缸、及气缸盖上相应的凹部空间组成。燃烧室的类型有以下几种：,碗形,平底气缸盖，工艺性好；活塞高度和质量增加，活塞散热性差。,蓬形,性能与半球形相似，组织缸内气流进行挤气运动比半球形容易。,4、气缸垫,（1）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封，防止漏气、漏水和漏油。 （2）要求：高温、高压燃气下有足够的强度，不易损坏；

12、耐热、耐腐蚀；具有一定的弹性，保证密封；拆装方便，能重复使用，寿命长。 （3）材料：耐压性、耐热性、耐腐蚀、有弹性 。,（4）种类： 按所用材料不同，可分为： 金属石棉气缸垫、金属复合材料气缸垫、全金 属气缸垫。 金属石棉衬垫：以石棉为基体，外包铜皮或钢皮；有的以钢丝网或带孔钢板为骨架，外附石棉而成，气缸孔，油孔，水孔周围用金属包边增强。 金属复合材料衬垫：钢板的两面粘附耐热、耐压和耐腐蚀的新型材料。 全金属衬垫：用优质的铝板或不锈钢叠片制成 （5）安装 气缸盖衬垫光滑的一面应朝向气缸体。,三、油底壳,1、作用： 存储机油并封闭曲轴箱 2、材料： 一般采用薄钢板冲压而成，有的油底壳采用铝合金铸

13、造而 成，在壳的底部还铸有相应的散热肋片。 结构：油底壳的中部和后部一般做的较深。内部有挡油 板，防止汽车行驶时，油面波动过大，产生大量泡沫。 下部有放油螺塞。,四、发动机的支承（了解）,发动机一般通过气缸体 和飞轮壳或变速器壳的 支撑支撑在车架上。 支撑的方法： 三点支承 前一后二 前二后一 四点支承 前二后二 支撑都是弹性的, 2.3 活塞连杆组,作用： 将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用在活塞顶上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动车轮转动。 组成： 包括：活塞、活塞环、活塞销、连杆等部件。,一、活塞 1、功用： 承受缸内的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋

14、转。活塞顶部还与气缸盖、气缸壁共同构成燃烧室。 2、工作环境： （1）高温： 活塞顶部工作温度高达600700K，一方面使活塞材料的机械强度下降，另一方面会使活塞的热膨胀量增大，容易破坏活塞与气缸或者活塞销的配合。另外活塞各部分温度分布不均匀，其内部将产生一定的热应力。 （2）高压 在作功行程，活塞顶部承受很高气体压力，导致活塞和气缸壁之间的侧压力增大，加速活塞外表面的磨损，也容易引起活塞的变形。,（3）高速 活塞在气缸内作变速运动，线速度高达到14m/s，产生很大的惯性力，使曲柄连杆机构各零件和轴承承受附加的载荷。 （4）承受交变载荷 活塞承受的气体力和惯性力都是周期性变化的，因此，活塞不同

15、的部位会受到交变的拉伸、压缩、弯曲载荷。 3、活塞材料的要求 密度小、热膨胀系数小、耐磨性好、力学性能好、 导热性、加工性能好。,4、活塞常用的材料及成型方法 （1）活塞材料 活塞常用的材料是铝合金，在个别柴油机会采用高级铸 铁或耐热钢制造。 铝合金密度小，导热性好，但是热膨胀系数大，高温情 况下，强度和硬度下降很快，为了克服这个缺点，一般要在 结构设计、机械加工或热处理上采取各种措施加以弥补。 （2）成型方法 铸造：高温时，强度下降小、成本低，容易出现气孔、缩 松等铸造缺陷。 锻造：强度比铸造的高、导热性较好，适用于强化发动 机，制造成本高。 液态模锻：兼顾铸造与锻造的特点，消除了铸造的缺陷

16、 提高了毛坯质量。,5、活塞的基本构造 分为：顶部、头部和裙部 （1）活塞顶部：指活塞的顶面。 功用：是燃烧室的组成部分，同时承受气体压力。,形状：活塞顶部的形状取决燃烧室的选择和设计。 汽油机活塞顶部的形状及其特点：,柴油机活塞顶部的形状： 多采用各种各样的凹坑，其形状、位置和大小 必须与柴油机混合气的形成或者燃烧室的要求相适 应。,（2）活塞的头部：指活塞环槽以上的部位。,作用： 1、承受缸内的气体压力，并通过活塞销传给连杆。 2、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。 3、将活塞顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。,活塞头部的结构 包括环槽、隔热槽等。 环槽：用来

17、安装气环和油环，一 般气环槽有23个，油环槽为一 个 。气环槽在上，油环槽在 下。在油环槽底面上钻有许多径 向小孔，被油环从气缸壁面上刮 下来的多余机油，通过这些小孔 流回油底壳。 隔热槽：位于第一道环槽的上 方，高度比环槽低。作用：隔断 部分热流的通路，改变热流方 向，把原来由第一道活塞环带走 的热量，分散给第二道、第三道 活塞环，避免第一道环因过热而 产生积碳，甚至卡死在环槽中。,环槽护圈： 作用：保护环槽，防止高温下环槽的损坏。一般为 热负荷较高的发动机采用。 护圈的类型： 一道护圈、两道护圈和耐热护圈。P60图 2-20 护圈的材料： 一道护圈、两道护圈的材料为耐热合金。 耐热护圈的材

18、料一般为耐热且膨胀系数与铝合金接 近的镍奥氏体铸铁或高锰奥氏体铸铁。,（3）活塞裙部：从油环槽下端面起至活塞底面的部分,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。 径向变形： 1、气体压力使活塞裙部直径沿销孔轴线方向增大。 2、侧压力使活塞裙部直径沿销孔轴线方向增大。 3、热变形使活塞裙部直径在销孔轴线方向上的膨胀量大于其他方向。 所以，活塞工作时产生的机械变形和 热变形使活塞裙部断面变成长轴沿销 孔轴线方向上的椭圆。,鉴于上述变形的分析，为了使活塞在正常工作温度下与气缸 间保持比较均匀的间隙，避免活塞在气缸内卡死或局部磨损 严重，冷态下把活塞裙部的径向断面加工成长轴垂直于销孔

19、轴线方向的椭圆形。,轴向变形 活塞工作时，温度沿高度方向分布很不均匀，越接 近活塞顶部温度越高，因此沿高度方向活塞的膨胀 量是上大下小。 活塞裙部的形状： 为了使活塞工作时接近圆柱形，保持小而均匀的气 缸间隙，把活塞裙部形状做成变椭圆筒形，即裙部 的横截面越往上椭圆越扁，其长轴垂直于销孔轴 线。,制造时,变形后,减小裙部变形的其他措施： （1）在活塞销座中镶铸热膨胀系数小的“恒范钢片”。 原理：在铸造铝合金活塞的时候，把钢片放入型腔内。铝合 金从液态凝固后再冷却到室温的过程中，与钢片发生不同程 度的收缩，钢片的收缩比铝小。钢片外侧的铝在收缩时，由 于受到内层钢片的阻碍作用，而抱紧在钢片上，使两

20、者产生 残余应力。当活塞受热时，外层铝要先克服原有的残余应力 才会向外膨胀，在膨胀中又受到内层钢片的阻碍，使两者也 产生内应力。这种活塞裙部的热膨胀系数是钢和铝热膨胀系 数的综合值。,（2）开槽活塞（汽油机）,（3）采用拖板式活塞,质量轻、裙部弹性大，与气缸装配间隙小很多，也不会卡死 在气缸中。,改善铝合金活塞耐磨性的措施 （1）镀锡 汽油机的铸铝活塞 （2）磷化 柴油机的铸铝活塞 （3）涂石墨 锻铝活塞,活塞销孔 （1）作用：与活塞销组成一对摩擦副，活塞顶部的气体力通过销孔传给活塞销，然后再传递给连杆和曲轴。 （2）要求：有足够的强度、刚度、承压面积和耐磨性。 （3）活塞销的布置形式 对中布

21、置：销孔的中心线位于活塞中心线的平面内。 偏移布置：销孔的中心线向在作功行程中承受侧压力的一面偏移12mm，使活塞从气缸的一侧柔和的过渡到另一侧，减小活塞横向移动与对气缸敲击。,（4）卡环槽：销座孔内有安装弹性卡环的卡环槽。卡环用来防止活塞销在工作中发生轴向窜动而擦伤气缸。,二、活塞环 种类：包括气环和油环 作用： 1）气环的作用： （1）密封：保证活塞和气缸壁之间密封，防止气缸内高温高压的燃气大量漏入曲轴箱； （2）传热：将活塞顶部的大部分热量传给气缸壁，再由冷却液或空气带走。 2）油环的作用 （1）刮油：刮除缸壁上多余的燃油，并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜，防止窜油，减小磨损。 （2）起辅

22、助封气作用 工作条件： 高温、高压、高速、润滑不良 活塞环的工作条件导致活塞环是发动机所有零部件中寿命最短的。,1、气环 （1）材料 广泛应用材料是合金铸铁。由于第一道 活塞环除了要耐热、耐磨外、还要具有 较高的强度和冲击韧性，因此第一道气 环的表面都镀上多孔性铬层。其余气环 镀锡、磷化或喷钼，以改善耐磨性。 在高速柴油机上采用钢片环来提高弹力 和冲击韧性。 （2）活塞环安装的三隙： 侧隙、背隙和端隙,活塞环安装三隙,侧隙,背隙,端隙,（3）气环密封原理 气环有一个切口，且在自由状态非圆形，其外形尺寸比缸径大一些，随活塞装入气缸后，靠其弹力（F1）紧贴在气缸壁上，形成第一密封面。 同时，气环在

23、燃气作用下（F3）被压向环槽下端面，形成第二密封面。 另外，绕到环背后的燃气使气环更贴紧缸壁（F2），加强了第一密封面的密封效果 燃气从第一道气环的切口漏到第二道气环的上平面时，压力已有所降低，但同样在第二道气环上形成了第一密封面和第二密封面。 几道气环切口错开布置，形成迷宫式封气系统，使窜入曲轴箱内的燃气量大大减少。,（4）气环的数目 一般汽油机有2道气环，柴油机有3道气环。 （5）气环的切口 气环是一非封闭环，有一个切口，缸内的燃气漏入曲轴箱主 要通过气环的切口。切口的形状和装入气缸后的间隙的大 小，对漏入曲轴箱的燃气量有一定的影响。间隙过大，造成 漏气严重；间隙过小，活塞环受热膨胀后，可

24、能卡死或折 断。切口间隙值一般为0.250.8mm。 切口必须保留，如何减少漏气量？ 在装配时，使各活塞环的切口位置错开。,（6）气环切口形状,直角型：工艺性好，密封性差 阶梯形：密封性好，工艺性差 斜切口：密封性和工艺性介于上述二者之间，斜角一般为30度或45度。,（7）气环断面形状：,b),（8）矩形环的泵油作用,活塞下行时，由于环与缸壁之间的摩擦阻力及气环本身的惯性，环将压靠在环槽的上端面，缸壁上的机油就被刮入下边隙和背隙内。当活塞上行时，气环又压靠在环槽的下端面，背隙里的机油就进入上边隙，第一道气环上边隙里的机油进入气缸中，如此反复，结果就像泵油一样。,2、油环,1）油环的类型与结构

25、油环的类型包括：普通油环和组合油环,普通油环,组合油环,（1）普通油环 槽孔式油环（普通单体油环）：靠油环自身的弹力刮油、外圆面有集油槽、结构简单，加工容易。成本低 槽孔衬簧式油环：在槽孔式油环的内圆面加装衬簧、以增大接触压力，提高刮油能力。,带螺旋衬簧的油环,普通油环油环,（2）钢片组合式油环 接触压力大、刮油能力强、防止机油上窜、上下刮油片能单 独动作、对气缸、活塞变形的适应能力强、成本高。,钢片组合式油环,2）油环的刮油原理,在油环径向方向开有贯穿的泄油孔，在油环槽底槽圆周和环岸圆周上开有许多泄油孔 当活塞下行时，刮下的机油通过油环和油环底槽上的泄油孔以及环岸上的泄油孔流入油底壳。 当活

26、塞上行时，油环贴在环槽的下底面，气环与油环 间的机油通过油环槽底槽上的泄油孔流入机体内。,3）不同油环的比较 油环没有足够的环背气压力使其贴向气缸壁，因此要有 足够的弹力和较小的外圆表面，以形成较高的径向单位面积 压力。径向压力越大，刮油能力越强，但同时与缸壁之间的 摩擦也越大，故需要采取减摩措施。,三、活塞销 （1）作用：连接活塞和连杆，并将 活塞承受的气体作用力传递给连杆。 （2）工作条件及要求：承受冲击载 荷，润滑条件差，因此要求有足够的 强度和刚度，表面耐磨；质量要小。 （3）材料及工艺 采用低碳钢或低碳合金钢，先经表面 渗碳处理，再进行精磨和抛光。 （4）活塞销内孔的形状 圆柱形：容

27、易加工，但质量大 两段截锥形：质量小，但加工复杂 组合形：介于两者之间。,（5）活塞销与销孔以及连杆小头衬套孔的连接 一般采用“全浮式”，即在发动机运转过程中，活塞销可 以在连杆小头衬套孔内以及销孔内缓慢转动，以使活塞销各 部分的磨损比较均匀。 （6）活塞销与销座的配合 当采用铝合金活塞时，销座的热膨胀量大于钢活塞销，为了 保证高温时有正常的工作间隙，应先将铝活塞放在温度为 7090度的水或油中加热，然后将活塞销装入，因此，在冷 态下，活塞销和销座属于过渡配合。,（7）活塞销的轴向定位 为了防止活塞销轴向窜动而擦伤气缸，在活塞销两端用嵌在销座孔卡环槽内的卡环进行轴向定位。,四、连杆,1、作用：

28、 连接活塞和曲轴 将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动 并将活塞承受的力传递给曲轴 2、连杆的运动形式 连杆小头与活塞销连接，同活 塞一起作往复运动；连杆大头与 曲柄销连接，同曲轴一起作旋转 运动，因此连杆作复杂的平面运 动。,3、连杆的工作条件及要求： 连杆组主要受到压缩、拉伸和 弯曲等交变载荷 ，因此要求连杆在 质量尽可能小的条件下，具有足够 的强度和刚度。 4、连杆的材料和工艺 一般选用中碳钢或合金钢经模 锻或辊锻而成，然后进行机械加工 和热处理。 5、连杆的组成 连杆由连杆小头、杆身和连杆 大头三部分组成。,（1）连杆小头 作用：与活塞销相连 连杆衬套：连杆小头与活塞 销有相对转动

29、，为了减小摩 擦，在连杆小头孔中压入连杆 衬套。一般采用青铜衬套。 润滑：为了润滑活塞销和衬 套，在小头和衬套上钻出集油 孔或铣出集油槽，用来收集发 动机运转时飞溅上来的机油。 有的连杆小头采用压力润滑， 在连杆杆身钻有纵向的压力油 通道。,（2）杆身 常做成“工”字形断面，在 强度和刚度足够的情况下减 少质量。,（3）连杆大头 作用：与曲柄销相连 结构：一般采用剖分式，被分开的部分 称为连杆盖，通过特制的螺栓固定在连杆 大头上。连杆盖和连杆大头是组合镗孔 的，为了防止装配时配对错误，在连杆盖 和连杆大头的同一侧有配对记号。连杆大 头上还铣有轴瓦的定位凹槽。 轴瓦：减小连杆大头与曲柄销之间的摩

30、擦。 连杆螺栓：连接连杆大头和连杆盖，它在工作中承受交变载荷和弯曲载荷，一般采用韧性较高的优质合金钢或优质碳素钢锻制或冷镦成型。同时还需采取防松措施。,图2-40 连杆的结构 1-连杆衬套 2-连杆小头 3-连杆杆身 4-连杆螺钉 5-连杆大头 6-连杆轴瓦 7-连杆盖 8-连杆轴瓦凸键 9-凹槽,（4）连杆大头的剖分形式： 平切口：剖分面与连杆轴线垂直，多用于汽油机。 斜切口：剖分面与连杆轴线成3060夹角 ，一般在拆卸活塞连杆组时，使用平切口，连杆大头无法通过气缸时，才使用斜切口。,（5）连杆大头和连杆盖的定位方式 为了防止连杆盖和连杆大头在装配时错位，必须采取 定位措施。 平切口连杆：利

31、用连杆螺栓上一段精密加工的圆柱面与精加工的螺栓孔来保证。 斜切口连杆的定位方法： 止口定位：利用连杆盖和连杆大头上的止口进行定位，该定位方法不准确，对连杆盖止口的向外变形或连杆大头止口的向内变形无法阻止。,套筒定位：在连杆盖上的每个连杆 螺栓孔中，同心的压入刚度大、抗 剪切能力强的短套筒，它与连杆大 头的配合间隙精度很高，定位可 靠；但是工艺要求高，若定位孔距 不够准确，可能因为过定位而使连 杆大头失圆。 锯齿定位：在连杆大头和连杆盖的 结合面上拉削出锯齿，依靠齿面实 现定位。其优点是锯齿接触面大， 贴合紧密，定位可靠，但是对齿 距公差要求严格。,套筒定位,锯齿定位,（6）轴瓦（俗称小瓦）：剖

32、分成两半的滑动轴承 作用：保护曲柄销及连杆大头孔。 组成： 钢背：自然状态下非圆，装入连杆大头 孔时，能均匀的紧贴在大头孔壁上，具 有很好的承受载荷和导热的能力，提高 连杆大头工作的可靠性和寿命。 减摩合金层：浇注在钢背的内圆面上， 具有保持油膜、减少摩擦阻力的作用。 油槽：存贮润滑油，保证可靠润滑。 定位凸键：分别嵌在连杆大头和连杆盖 上相应的凹槽中，防止轴瓦在工作中发 生转动或轴向移动。,图2-43 连杆轴瓦 1-钢背 2-油槽 3-定位凸键 4-减磨合金层,（7）V型发动机连杆的布置形式,并列式,主副式,叉式,1、并列式 优点：连杆可以通用，两列气缸的活塞连杆组运动规 律相同。 缺点：两

33、列气缸中心线沿曲轴轴向错开一段距离，使 曲轴长度增加，刚度降低。 2、主副连杆式 优点：两列气缸中心线在同一平面内，机体长度比较 紧凑。 缺点：主副连杆不能互换，两列气缸活塞连杆组运动 规律和受力不同。 3、叉型连杆式 优点：两列气缸中心线在同一平面内，机体长度比较 紧凑，连杆长度相等。两列气缸活塞运动规律相同。 缺点：结构复杂，工艺性差，强度和刚度较低。,3.4 曲轴飞轮组,1、 组成： 曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮、曲轴扭转减震器、正 时齿轮、主轴承轴瓦、挡油片、曲轴平衡 机构等。,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,飞轮螺栓,曲轴,一、曲轴,1、功用：

34、把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。 驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。 2、工作条件及要求： 曲轴在旋转惯性力以及周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用下，承受弯曲和扭转交变载荷的冲击。因此要求曲轴有足够强度和刚度，各工作表面要耐磨，而且润滑良好。 3、材料和工艺 采用中碳钢和中碳合金钢模锻而成，主轴颈表面经高频 淬火或渗氮处理以提高其耐磨性，最后进行精加工。,4、曲轴构造,曲轴由自由端（前端）、输出端（后端）和若干个曲拐组成。 装正时齿轮的一端称为自由端（前端），装飞轮的一端，称为输出端（后端） 曲拐包括：一个曲柄销（连杆轴颈）、左右两个曲柄以及和左右两个曲柄相邻的两个

35、主轴颈构成 缸数：直列发动机：曲柄销的个数等于缸数；V型发动机曲柄销的个数等于缸数的一半。,5、曲轴的分类,按主轴颈数分类 全支承：相邻两个曲拐间都有主轴颈。 非全支承：相邻两个曲拐间不都有主轴颈。 对于直列发动机的全支撑曲轴，主轴颈数比缸数多一； 对于V型发动机的全支撑曲轴，主轴颈数比缸数的一半多一,按单元曲拐的连接方式分类 整体式曲轴：各个曲拐及前、后端做成一个整体的曲轴。主轴颈上采用滑动轴承 组合式曲轴：各个曲拐分段加工， 然后利用连接件将各个曲拐连成一体，主轴颈上采用滚动轴承，与隧道式气缸体配套使用,6、单元曲拐的结构 （1）主轴颈和曲柄销一般是实心的，曲柄臂一般是椭圆 形，主轴颈和曲

36、柄销的内部有润滑油道。 （2）部分曲轴的曲柄销做成空心的，目的是为了减小离心 惯性力。空腔部分可以存储从主轴颈和曲柄上的油道输送过 来的机油，同时该空腔又与曲柄销上的油道相通，可以对连 杆大头进行润滑。,7、平衡重作用：用来平衡不平衡的离心力和离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力。曲轴是否加平衡重，视具体的情况而定。一般4缸的发动机设置4块平衡重，6缸发动机可设置4块、6块或8块平衡重。,8、曲轴前端 （1）组成：如下图所示。 （2）油封：借助甩油盘和橡胶油封来实现，防止机油沿曲轴轴颈外漏 （3）工作原理： 发动机工作时， 由正时齿轮挤出或甩出的机油落在甩油盘上，由于离 心力的作用被甩到定

37、时齿轮室盖的内壁上，然后沿壁面流回油底壳。 即使有少量机油落到甩油盘前面的曲轴上，也会被压装在定时齿轮室 盖上的自紧式橡胶油封挡住。,9、曲轴后端 （1）组成：有安装飞轮用的凸缘。 （2）油封：借助曲轴后端的回油螺纹 或安装其他封油装置来实现，目的是 防止机油从曲轴后端漏出。 （3）原理：当曲轴旋转时，流到回油 螺纹槽中的机油也被带动旋转。因为 机油本身有粘性，所以受到机体后盖 孔壁的摩擦阻力。阻力可分解为平行 于螺纹的分力和垂直于螺纹的分力。 机油在摩擦阻力的作用下，顺着螺纹 槽被推送向前，流回油底壳。,10、曲轴的轴向定位,（1）原因：汽车行驶时由于踩踏离合器而对飞轮施加轴向 推力， 使曲

38、轴有轴向窜动的趋势。轴向窜动过大，将破坏 曲柄连杆机构各零件间的相对位置。 （2）功用：防止曲轴发生轴向窜动 （3）轴向定位措施： 翻边轴瓦 止推片 止推轴承环 将它们嵌入机体或者主轴承盖的凹槽中。 注意：曲轴的轴向定位只能有一处， 原因：既可以防止曲轴发生轴向窜动 又保证曲轴在受热膨胀时能够 自由伸长,1、翻边轴瓦,3、止推轴承环,2、止推片,11、曲拐的布置与发动机的发火顺序,曲拐的布置取决于气缸数、气缸排列方式和发动机工作 顺序。当缸数和气缸排列方式确定之后，曲拐布置就取 决于发动机工作顺序。 1）曲拐布置的一般规律： （1）连续作功的两缸相隔尽可能远，以减轻主轴承载 荷，同时避免在进气行程中发生抢气现象 （2）在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每 个气缸都应发火作功一次，并且各缸的发火的 间隔应力求均匀，以保证发动机平稳运转。 （3）V型发动机左右气缸尽量交替作功。,2）发火