第二章曲柄连杆机构3.ppt

1、第四节 曲轴飞轮组,组成 曲轴 曲轴扭转减振器 飞轮,（一） 作用： 将活塞承受的力传给曲轴，从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。 （二） 要求与材料： 由于连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷，这就要求连杆在质量尽可能小的条件下，有足够的刚度和强度。连杆一般用中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后经机械加工和热处理。,五、连杆组,（三）组成： 小头 大头 杆身,（1）连杆小头 全浮式活塞销连杆小头与活塞销之间有相对转动，小头孔中有的青铜衬套，润滑方式为压力润滑（通过杆身的纵向压力油道）或飞溅润滑（通过集油孔或集油槽）。 半浮式活塞销如果是与连杆小头紧配合的，所以小头孔内不需要衬套，也

2、不需要润滑。否则也需要。 （2）连杆杆身 连杆杆身通常做成“工”字形断面，以求在取得强度和刚度足够的前提下减小质量。为使传力均匀，杆身断面一般从小头到大头逐渐加大。连杆体上有些钻有喷油孔，用来润滑气缸、活塞、活塞销、活塞环等。,（3）连杆大头 连杆大头与曲轴的曲柄销相连，一般做成剖分式的，被分开的部分称为连杆盖，借特制的连杆螺栓紧固在连杆大头上。 连杆大头按剖分面的方向可分为平切口和斜切口两种。平切口连杆的剖分面垂直于连杆轴线（因汽油机的大头横向尺寸都小于气缸直径，故多用于汽油机）。斜切口连杆的大头剖分面与连杆轴线成3060夹角（因柴油机压缩比大，受力大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺寸

3、往往超过了气缸直径，便于拆卸，故多用于柴油机）。最常见的45夹角。,（4）连杆盖： 把连杆大头分开可取下的部分叫连杆盖，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向。 （5）连杆盖的定位： 平切口连杆盖与连杆的定位多采用连杆螺栓定位，利用连杆螺栓中部精加工的圆柱凸台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证的。斜切口连杆常用的定位方法有锯齿定位、套筒定位和止口定位。,图2-53 斜切口连杆大头及其定位方式 a.锯齿形定位 b.套筒定位 c. 定位销定位 d.止口定位,（6）连杆螺栓： 料为优质合金钢或优质碳素钢。连杆螺栓必须以工厂规定的拧紧力矩，分2-3次均

4、匀地拧紧；必须设有防松装置，常用的有开口销、锁片、铁丝、自锁螺母、防松胶等方法。 （7）连杆的安装： a. 不能破坏连杆杆身与盖的配对及装合方向，在二者的同一侧打有配对标记。 b. 不能装反，也不能乱缸，在杆身上有方向标记，大头侧面有缸号标记。,（8）连杆轴瓦（连杆轴承）： 安装在连杆大头孔中的连杆轴瓦是剖分成两半的滑动轴承。轴瓦内表面是减磨合金膜，起到减少摩擦阻力、保持油膜和加速磨合的作用，有时加工有油槽，用以贮存润滑油，保证可靠润滑。连杆轴瓦的背面应有很小的表面粗糙度值。半个轴瓦在自由状态下不是半圆形，以产生过盈配合，延长使用寿命。定位凸键可防止轴瓦转动或轴向窜动。,（A）轴瓦组成： 由钢

5、背和减磨层组成。钢背由1mm3mm的低碳钢制成。减磨层为0.3mm0.7mm的减磨合金，层质较软能保护轴颈。,（B）减磨层材料 （1） 白合金（巴氏合金）：减磨性能好，但机械强度低，且耐热性差。常用于负荷不大的汽油机。 （2） 铜铅合金：机械强度高，承载能力大，耐热性好。多用于高负荷的柴油机。但其减磨性能差。 (3)铝基合金：有铝锑镁合金、低锡铝合金和高锡铝合金三种。,a）铝锑镁合金和低锡铝合金： 械性能好，负载能力强，但其减磨性能差。主要用于柴油机。 b)高锡铝合金： 具有较好的机械性能和减磨性能，广泛应用于柴油机和汽油机。,V形发动机左右两侧对应两气缸的连杆是共同连接在一个曲柄销上的，它有

6、三种形式： （1）并列连杆式：相对应的左右两缸的连杆一前一后地安装在同一个曲柄销上。 （2）主副连杆式（图2-42a）：一列气缸的连杆为主连杆，其大头直接安装在曲柄销全长上；另一列气缸的连杆为副连杆，其大头与对应的主连杆大头（或连杆盖）上的两个凸耳作铰链连结。 （3）叉形连杆式（图2-42b）：左右两列气缸的对应两个连杆中，一个连杆的大头做成叉形，跨于另一个连杆的厚度较小的片形大头两端。,（四） V形发动机连杆,一、组成： 曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮以及其它不同功用的零件和附件组成，其零件和附件的种类和数量取决于发动机的结构和性能要求。典型的实例见图。,起动爪,正时齿轮,主轴瓦,皮带轮,扭转减

7、振器,飞轮,飞轮螺栓,曲轴,二、曲轴,（一）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。 （二）对曲轴的要求： 为了保证工作可靠，要求曲轴具有足够的刚度和强度，各工作表面要耐磨而且润滑良好。 曲轴一般采用中碳钢或中碳合金钢模锻，其主轴颈和曲柄销表面上均需高频淬火或渗氮，再精磨。有的采用球墨铸铁。,（三） 曲轴的分类： （1）按结构形式分为整体式与组合式两大类。 整体式的优点是具有较高的强度和刚度，结构紧凑、质量轻，应用广泛。 组合式的优点是加工方便，便于系列化；缺点是强度和刚度较差，装配复杂。,整体式曲轴,（2）曲轴的支承方式：在相邻的两个

8、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。,（四）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,（1）主轴颈 按照曲轴的主轴颈数，可以把曲轴分为全支承曲轴和非全支承曲轴两种。 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。 因此直列式发动机的全支承曲轴，其主轴颈总数 ( 包括曲轴前端和后端的主轴颈 ) 比气缸数多一个； V 型发动机的全支承曲轴，其主轴颈总数比气缸数的一半多一个。,非全支承曲轴：曲轴的主轴颈数比气缸数目少或与气缸数目相等。这种支承方式叫非全支承曲轴

9、 （2）曲柄销（连杆轴颈） 它与连杆大头相连，并在连杆轴承中转动，曲柄销与气缸数相等。为减小质量和离心力，有时将曲柄销做成空心的。为了使曲轴易于平衡，曲柄销都对称布置。如四缸发动机曲轴的一、四缸曲柄销在同一侧，二、三缸曲柄销在另一侧，两者相差 180。,（3）曲柄 曲柄是主轴颈与曲柄销的连接部分，也是曲轴受力最复杂、结构最薄弱的环节。曲柄形状多数呈矩形或椭圆形， 为了平衡曲轴旋转的惯性力，往往在曲柄上与曲柄销相反的方向装有平衡重 ( 或制成整体 ) 平衡重用来平衡曲轴的离心力及离心力矩，有时也平衡一部分活塞连杆组的往复惯性力及离心力矩。,（4）前端轴和后端轴,（A）作用： 前端轴用来安装正时齿

10、轮、皮带轮、扭转减振器及起动爪等；后端轴有飞轮结合盘(凸缘盘)，用来安装飞轮。 （B）前后端的密封： 曲轴前后端都伸出曲轴箱，为了防止润滑油沿轴颈流出，在曲轴前后都设有防漏装置。,常用的防漏装置有挡油盘、填料油封、自紧油封、回油螺纹等。,（5）曲轴油道1-主轴颈；2-曲轴；3-连杆轴颈；4-圆角；5-积污腔；6-油管；7-开口销；8-螺塞；9-油道；10-挡油盘；11-回油螺纹,（6）曲轴的轴向定位,为阻止车辆行驶时，离合器经常结合与分离和带锥齿轮驱动时施加于曲轴上的轴向力以及在上、下坡行驶或突然加速、减速出现的曲轴轴向窜动，曲轴必须有轴向定位，以保证曲柄连杆机构的正常工作。但也应允许曲轴受热

11、后能自由膨胀，所以曲轴轴向上只能有一处设置定位装置。 轴向定位是通过止推装置实现的。止推装置有翻边轴瓦、止推片、止推环和轴向止推滚珠轴承等多种形式，,（7）主轴承和主轴承盖 1）主轴承（俗称大瓦）的基本构造与连杆轴承相同，主要不同点是：为了向连杆轴承输送润滑油，在主轴承上都开有周向油槽和主油孔；有些负荷不太大的发动机，为了通用化，上下两片轴瓦都制有油槽，有些只在上轴瓦上开油槽或通油孔。 2）主轴承盖用螺栓与主轴承座相连。为了保证孔形，它们必须合起来一起加工，所以每个主轴承座与主轴承盖是配对的，为了装配时不搞错，都做有标记。现代发动机为了增大曲轴的支承刚度和缸体刚度，尤其是铝合金缸体，将各个主轴

12、承盖制成一体，形成主轴承盖梁，有利于改善缸体刚度并加强曲轴抗弯强度。,（五）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，同时避免进气重叠现象。 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： 点火间隔角为：720/4180采用全支承曲轴时，其四个曲拐布置在同一平面内，具有良好的平衡性。 点火顺序有两种：即：1-2-4-3或1-3-4-2,2)直列四冲程六缸发动机,曲拐对称布置于三个平面内

13、。 相邻作功气缸的曲拐夹角为7200/6=1200。 发动机工作顺序有：153624 ; 142635,直列六缸工作循环表（点火顺序：1-5-3-6-2-4,3)四行程V型八缸发动机,曲拐对称布置于四个平面内（或1个）。 相邻作功气缸的曲拐夹角为7200/8=900。 发动机工作顺序有： 18436572,1. 作用：传给曲拐的力是周期性变化，飞轮因转动惯量大，可认为瞬时角速度不变。这样，曲拐相对于飞轮忽快忽慢。当激力频率与曲轴自振频率成整数倍时，曲轴扭转振动便因共振而加剧。这将使发动机功率受到损失，定时齿轮或链条磨损增加，严重时甚至将曲轴扭断。为了消减曲轴的扭转振动，有的发动机在曲轴前端装有

14、扭转减振器。 2. 工作原理及分类：汽车发动机常用的曲轴扭转减振器是摩擦式减振器，其工作原理是使曲轴扭转振动能量逐渐消耗于减振器内的摩擦，从而使振幅逐渐减小。可分为橡胶摩擦式（图2-53）、干摩擦式（图2-54）和粘液式（图2-55）三种。,三、曲轴扭转减振器,1曲轴前端 2带轮轮毂 3减振器圆盘 4橡胶垫 5惯性盘 6带轮,干摩擦式扭转减振器 1惯性盘 2弹簧 3曲轴 4平衡重 5摩擦片 6带轮,飞轮为一外缘有齿圈的铸铁圆盘。 （一） 作用： 1、贮存能量：在作功行程贮存能量，用以完成其它三个行程，使发动机运转平稳。 2、利用飞轮上的齿圈起动时传力 3、将动力传给离合器。 4、克服短暂的超负荷。 （