机体组及曲柄连杆机构.ppt

1、机体组及曲柄连杆机构,机体组 活塞连杆组 曲轴飞轮组,1 概述,一、功用 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。 二、组成 1、机体组 2、活塞连杆组 3、曲轴飞轮组,2 机体组,机体组组成：,曲轴箱,机体,气缸垫,气缸盖,气缸,油道和水道,油底壳,气室罩,一、机体,1、机体:水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为机体。材料一般采用高强度灰铸铁或铝合金铸造。,一汽奥迪100汽车发动机气缸体,油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。,油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。,机体上曲轴的主轴承孔为整体式。,（1）按机体与油底

2、壳安装平面位置不同分为,（2）根据冷却方式不同,1、水冷 2、风冷,散热片,风冷机体和气缸盖,（2）整体式气缸体和镶嵌式气缸体,1、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。 2、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。,（3）干缸套和湿缸套,强度和刚度都较好，加工复杂，拆装不便，散热不良。,散热良好、冷却均匀、加工容易。 强度和刚度不如干缸套，易漏水。,性能如何？,二、曲轴箱,1、概念： 曲轴箱：气缸体下部用来安装曲轴的部分。 2、结构： 上轴箱 与气缸体铸成一体 下轴箱 贮存润滑油（油底壳） 3、材料： 薄钢板冲压,桑塔纳发动机油底壳,三、气缸盖,1、功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构

3、成燃烧室。 2、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。 3、材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金（目前国产轿车发动机缸盖均采用铝合金缸盖）。,气缸垫,气缸盖,气缸盖罩,衬垫,安装火花塞,4、汽油机燃烧室,5、柴油机燃烧室,四、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、材料：有弹性、耐热性、耐压性 3、安装时注意方向,3 曲柄连杆机构,一、功用及组成 功用是将往复运动转变成曲轴的旋转运动，同时 将作用在活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩， 以驱动汽车车轮转动。 组成：活塞组、连杆组、曲轴飞轮组的零件,气环,油环,活塞销,活

4、塞,连杆,连杆螺栓,连杆轴瓦,连杆盖,活塞连杆组,（一）活塞 1、功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。 2、工作环境： 高温、散热条件差；顶部工作温度高达600700K，且分布不均匀；高速，线速度达到10m/s，承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达3 5MPa（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。 3、材料：铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁,二、 活塞组,3、结构 （1）活塞顶部 功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体 压力。,活塞顶分类,结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀，多用在汽油机上。,凸起呈球状、顶部强度高，起导向作用、有利于改善换气过程。,凹坑的

5、形状、位置必须有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，防止碰气门。,（2）活塞头部,位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。,气环槽,油环槽,工作条件最恶劣，应离顶部远些。,1、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， 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。,作用：,活塞销孔,（3）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，防治破坏油膜。,裙部表面的保护,1）镀锡 油膜破坏时，起润滑作用；又可加速磨合作用。 2）涂石墨(柴油机） 易脆断可加速磨合，自润滑。 3）表面粗糙化 有规律的粗糙化

6、，可加速磨合，沟谷可存机油润滑。,（4）活塞形状,工作时，活塞受热膨胀，由于销座方向的金属材料较多，所以膨胀量较大。所以在生产时先将活塞制成椭圆形，短轴在销座轴方向。,销座方向,裙部受侧压力的作用，导致活塞发生变形,工作时向里变形,桶形,不受压力的部分，去掉后可以减轻质量。,开槽活塞（汽油机）,绝热槽,膨胀槽,圆槽,（二）活塞环,是具有弹性的开口环，分为气环和油环。 工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。 平均寿命：6万公里 （1）气环 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。 密封原理：活塞环开口相互错开，形成迷宫式漏气通道。

7、 开口端隙一般为0.20.8mm， 端隙过大，漏气严重； 端隙过小，活塞环受热后 易卡死或折断。,切口,气环,气环断面形状：,气环的泵油作用演示,（2）油环,刮油片,轴向衬环,径向衬环,刮油片,油环的刮油作用,（三）活塞销,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： 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。,活塞销的连接方式,连杆,活塞销,全浮式,半浮式,活塞销的偏置,使活塞从压缩行程到作功行程柔和的从气缸的一边过渡到另一边，减少敲缸的声音。,三、连杆组,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

8、转 运动。 要求：足够的抗疲劳强度 和结构刚度，质量应尽量 小。 材料：连杆体和连杆盖由 优质中碳钢或中碳合金钢 模锻或辊锻而成，连杆螺 栓由优质合金钢制成。,连杆组件构造分解图,V型发动机连杆的布置形式,并列式,主副式,叉式,连杆轴瓦,定位凸键,油槽润滑,减磨合金层,连杆大头的连接形式,平分式,斜分式,四、 曲轴飞轮组,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,二）、曲轴,1、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：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交 变载荷的冲击

9、。 3、材料：45、40Cr、35Mn2等中碳钢和中碳合金钢模锻 而成。,4、结构：,前端轴,连杆轴颈,曲轴轴颈,后端轴,平衡重,曲拐,曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。,曲柄,桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组,三）、曲拐的布置,1 、一般规律 1）各缸的作功间隔要尽量均衡，以使发动机运转平稳。 2）连续作功的两缸相隔尽量远些，最好是在发动机的前半部和后半部交替进行。 3）V型发动机左右气缸尽量交替作功。 4）曲拐布置尽可能对称、均匀以使发动机工作平衡性好。,2、常见曲轴曲拐的布置,1）四冲程四缸发动机曲拐布置,2）四冲程四缸发动机点火顺序,点火顺序：各缸完成同名行程的次序。,3）直列四

10、冲程六缸发动机曲轴曲拐布置,四冲程六缸发动机点火顺序,四）曲轴扭转减振器,（一）扭转振动 自由扭转振动 强迫扭转振动,共振,功率损失、曲轴扭转变形甚至扭断、正时齿轮产生冲击噪声等,临界转速：发生共振时的转速,（二）扭转减振器,皮带盘,惯性盘,橡胶垫,减振器圆盘,皮带轮毂,曲轴前端,功用：吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭转振动。,当曲轴发生扭转振动时，力图保持等速转动的惯性盘便与橡胶层发生了内摩擦，从而消耗了扭转振动的能量，消减了扭振。,橡胶摩擦式扭转减振器,五）飞轮,（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，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，同时将发动机的动力传给离合器。,（二）构造,飞轮边缘部分做的厚些，可以增大转动惯量,齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮合，带动