曲柄連桿機(jī)構(gòu)講義ga

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1、本章講述內(nèi)容: 2.1 概述 2.2 機(jī)體組 2.3 活塞連桿組 2.4 曲軸飛輪組,第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)(5h),2.1 概 述一、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用及組成,(一)功用: 將燃?xì)庾饔迷诨钊斏系牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩,向工作機(jī)械輸出機(jī)械能。 (二)組成: 機(jī)體組:主要包括氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋、氣缸套、氣缸襯墊和油底殼等; 活塞連桿組:主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)和連桿等; 曲軸飛輪組:主要包括曲軸、飛輪和扭轉(zhuǎn)減振器等。,(三)工作條件,高溫:最高可達(dá) 2500K以上 高壓:最高可達(dá) 5MPa9MPa 高速:最高可達(dá) 3000 r/min6000 r/min 化學(xué)腐蝕:可燃混合氣和燃燒廢氣直接接

2、觸機(jī)件。,(四)受力分析 曲柄連桿機(jī)構(gòu)受的力主要有氣壓力Fp,往復(fù)慣性力Fj ,旋轉(zhuǎn)離心力FC 和摩擦力F。,1、 氣壓力:氣壓力 的集中力Fp分解為側(cè)壓力Fp1和Fp2,F(xiàn)p1分解為FR和FS, FR 使曲軸主軸頸處受壓, FS為周向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的力。,(1)作功行程:側(cè)壓力 Fp1向左,活塞的左側(cè)面壓向氣缸壁,左側(cè)磨損嚴(yán)重,,,,Fp2,Fp1,Fp,FR,FS,Fp1,(2)壓縮行程:側(cè)壓力FP2向右,活塞的右側(cè)面壓向氣缸壁,右側(cè)磨損嚴(yán)重。,2、 往復(fù)慣性力Pj:從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),活塞在上半行程時(shí),慣性力都向上,下半行程時(shí),慣性力都向下。 在上下止點(diǎn)活塞運(yùn)動(dòng)方向改變,速度為零,加速度最

3、大,慣性力也最大;在行程中部附近,活塞運(yùn)動(dòng)速度最大,加速度為零,慣性力也等于零。,Pj,3、 離心慣性力PC:旋轉(zhuǎn)機(jī)件的圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心慣性力,方向背離曲軸中心向外。離心力加速軸承與周頸的磨損,也引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)而傳到機(jī)體外。,,Pc,3、 離心慣性力PC:,4、摩擦力F:指相互運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力,它是造成配合表面磨損的根源。,4、摩擦力F:,五、總結(jié): 偏離曲軸軸線的曲柄、曲柄銷(xiāo)和連桿大頭繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力,其方向沿曲柄半徑向外。 曲軸轉(zhuǎn)速愈高,往復(fù)慣性質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量愈大,則往復(fù)慣性力與離心力愈大,慣性力使曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各零件和所有軸頸(軸承)受周期性變化的附加負(fù)荷,加快磨損。

4、若不加以平衡,慣性力傳到氣缸體外,引起發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。 曲柄連桿機(jī)構(gòu)(包括機(jī)體組)各有關(guān)零件受到壓縮、拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)等不同形式的載荷。,機(jī)體組組成:,曲軸箱,氣缸體,氣缸墊,氣缸蓋,,氣缸,油道和水道,油底殼,氣缸蓋罩,2.2 機(jī) 體 組,氣缸蓋罩墊圈,氣缸體:發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和曲軸箱常鑄成一體,稱為氣缸體曲軸箱,簡(jiǎn)稱氣缸體。 (一)功用:氣缸體上半部有若干個(gè)為活塞在其中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的圓柱形空腔。 1、內(nèi)腔 (1)形成氣缸工作容積; (2)活塞運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。 2、外腔 (1)各機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的裝配基體; (2)散熱。,一、氣缸體,(三)材料和工藝: 1、材料 (1)氣缸套:優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵或合金鋼

5、(2)氣缸體:灰鑄鐵或鋁合金,2、氣缸工作表面制造工藝(2級(jí)加工精度),(1)精鏜 (2)珩磨(網(wǎng)紋狀),1、改善磨合條件,磨合 2、避免拉缸(金屬熔著磨損)時(shí)間短,,(二)要求: 1、耐高溫、高壓 2、耐磨損 3、耐腐蝕 4、足夠的剛度和強(qiáng)度,,,,(三)氣缸體結(jié)構(gòu)分類:,(a)一般式,(b)龍門(mén)式,(c)隧道式,(a ) 曲軸軸線與氣缸體下表面在同一平面上 。 優(yōu)點(diǎn)是制造方便,質(zhì)量輕,高度低,但剛度低,適用于汽油機(jī)。,(b)油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心,(c)氣缸體上曲軸的主軸承孔為整體式,1、按氣缸體結(jié)構(gòu)形式分為:,性能與應(yīng)用比較,2、按冷卻方式分: (1)水冷

6、式:氣缸體內(nèi)鑄有冷卻水套 (2)風(fēng)冷式:氣缸體外鑄有散熱片,,水冷發(fā)動(dòng)機(jī)和氣缸蓋,風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和氣缸蓋,散熱片,冷卻水,冷卻水,3、按鑲缸套方式分: (1)干式缸套:圖(a)所示,不直接與冷卻水接觸,薄壁(1-3mm),過(guò)盈壓配在氣缸體內(nèi)孔中。 優(yōu)點(diǎn) :密封性好,氣缸體剛性好,缸心距小,曲軸不易變形。,缺點(diǎn): a 、制造成本增加:氣缸體內(nèi)孔、缸套外圓亦需精加工,且薄壁缸套剛性差,加工裝夾時(shí)易變形。 b、熱負(fù)荷增加:缸套外圓與氣缸體內(nèi)孔理論上是完全接觸,但加工誤差使之不可能完全接觸,因而散熱面積小,影響缸套散熱,必然使缸套、活塞等熱負(fù)荷嚴(yán)重。 c、氣缸體鑄造工藝性差: 水套封閉,去渣困

7、難。,氣缸套,水套,氣缸體,圖 2-6 (a)干式氣缸套,(2)濕式缸套: 氣缸體水套敞開(kāi),缸套與冷卻水直接接觸,薄厚(5-9mm),缸套下端帶橡膠封水圈,氣缸套外圓上大,下小(因?yàn)闅飧滋紫露藥?-3道橡膠封水圈),且上端與氣缸體內(nèi)孔配合緊,下端配合松,以方便推入氣缸體內(nèi)孔。,濕式缸套壓配在氣缸體內(nèi)孔時(shí),上部凸肩頂面高出氣缸體頂面0.05-0.15 mm,這樣緊固缸蓋時(shí),可將缸墊壓得更緊,以密封燃?xì)狻?優(yōu)點(diǎn):氣缸套冷卻好;制造成本低;氣缸體鑄造工藝性好。 缺點(diǎn): 氣缸體剛性差,容易變形,易漏氣、漏水;缸心距增加,曲軸易變形;氣缸套外圓表面易產(chǎn)生穴蝕現(xiàn)象,常見(jiàn)涂漆。,0.050.15mm,氣缸套

8、,水套,氣缸體,橡膠封水圈,圖 2-6 (b)濕式氣缸套,(軸向定位),(徑向定位),(徑向定位),干式氣缸套和濕式氣缸套比較,強(qiáng)度和剛度都較好,加工復(fù)雜,拆裝不便,散熱不良。,散熱良好、冷卻均勻、加工容易。 強(qiáng)度和剛度不如干缸套,易漏水。,4、根據(jù)氣缸的排列方式分:,直列式:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易,但發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度和高度較大。 V型:縮短了機(jī)體的長(zhǎng)度和高度,增加了剛度,減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量;形狀復(fù)雜,加工困難。 對(duì)置式:高度小,總體布置方便。,直列式,V型,對(duì)置式,5、整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體,(1)、整體式氣缸體:氣缸直接鏜在氣缸體上。 (2)、鑲嵌式氣缸體:氣缸套鑲嵌到氣缸體內(nèi)的氣缸。,氣缸蓋罩

9、,氣缸蓋,氣缸墊,襯墊,安裝火花塞,,,,,,二、氣缸蓋與氣缸墊,(一)氣缸蓋 1、組成:氣缸蓋上應(yīng)有進(jìn)、排氣門(mén)座及氣門(mén)導(dǎo)管 和進(jìn)、排氣門(mén)通道等。 2、作用:(1)密封氣缸上部; (2)構(gòu)成燃燒室(與氣缸壁、氣缸墊和 活塞頂一起); (3)構(gòu)成供給系中進(jìn)、排氣系統(tǒng)及冷卻 系、潤(rùn)滑系的一部分(鑄有進(jìn)、排 氣通道及冷卻水套或散熱片、潤(rùn)滑 油道)。 3、要求:(1)耐高溫、高壓; (2)耐腐蝕; (3)足夠的剛度和強(qiáng)度。,,,(2)灰鑄鐵或合金鑄鐵:(大部分柴油機(jī)) a 、剛度、強(qiáng)度高; b 、耐高溫; c 、導(dǎo)熱性差:缸蓋底面鼻梁區(qū)易開(kāi)裂; d 、質(zhì)量

10、重。,,4、材料: (1)鋁合金壓鑄:(汽油機(jī)及少數(shù)柴油機(jī)) a、質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性好; b、鑄造流動(dòng)性好(風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)散熱片鑄造容易); c、剛度低:易變形導(dǎo)致漏氣漏水; d、強(qiáng)度低:氣缸蓋螺栓孔易拉毛; e、不耐高溫:超過(guò)350C,強(qiáng)度急劇降低。,,5、燃燒室,結(jié)構(gòu)盡可能緊湊,冷卻面積小,以減少熱量損失及縮短火焰行程。 使混合氣在壓縮終了時(shí)具有一定的渦流運(yùn)動(dòng),以提高混合氣燃燒速度,保證混合氣得到及時(shí)和充分燃燒。,燃燒室形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作影響很大。 (1)要求:,汽油機(jī)燃燒室形狀,燃燒室比較,(二)氣缸墊,1、作用:密封,燃?xì)?冷卻水、機(jī)油,2、要求:,(1)一定的強(qiáng)度要求 (2)耐

11、熱、耐腐蝕 (3)一定的彈性,,a、密封 (變形以補(bǔ)償結(jié)合面的不平度) b、能重復(fù)使用 (在一定公差內(nèi)),3、材料與結(jié)構(gòu): 金屬-石棉氣缸墊; 實(shí)心金屬片氣缸墊; 加強(qiáng)型無(wú)石棉氣缸墊。,,,,安裝注意: 金屬皮的金屬石棉墊,缸口金屬卷邊一面應(yīng)朝向易修整接觸面或硬平面。因卷邊一面會(huì)對(duì)與其接觸的平面造成壓痕變形。 光滑面朝向氣缸體。,4、氣缸蓋螺栓的擰緊次序: 必須由中央對(duì)稱地向四周擴(kuò)展的順序分幾次進(jìn)行,最后一次要用扭力扳手按工廠規(guī)定的數(shù)值擰緊,一則保證密封性,二則避免損壞氣缸墊,三則保證壓縮比的一致性。鋁合金制成的氣缸蓋到最后必須在發(fā)動(dòng)機(jī)冷的狀態(tài)下擰緊,,豐田佳美3S-FE發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸

12、蓋螺栓的拆、裝卸順序,這樣,發(fā)動(dòng)機(jī)熱 起來(lái)時(shí)會(huì)增加密封性,因?yàn)殇X合金氣缸蓋的熱膨脹比鋼螺栓的大;鑄鐵氣缸蓋則一般在發(fā)動(dòng)機(jī)熱車(chē)時(shí)最后擰緊,因?yàn)檠b配時(shí)擰緊的螺栓在發(fā)動(dòng)機(jī)工作初始后不久會(huì)松弛。,三、油底殼 1、作用:儲(chǔ)存機(jī)油并密封曲軸箱。 2、要求:(1)結(jié)合面平整,密封性好 (2)剛性好,避免振動(dòng)、機(jī)械噪聲過(guò)大 (3)散熱性好 3、材料與結(jié)構(gòu): 材料:低碳合金鋼板或鋁合金沖壓而成; 結(jié)構(gòu):為了加強(qiáng)油底殼內(nèi)機(jī)油的散熱,油底殼底部鑄有散熱肋片。油底殼形狀后部一般做得較深,以便發(fā)動(dòng)機(jī)縱向傾斜時(shí)機(jī)油泵能吸到機(jī)油。內(nèi)設(shè)有擋油板,避免油面波動(dòng)太大,機(jī)油泵吸進(jìn)氣泡,供油不,桑塔納轎車(chē)油底殼結(jié)構(gòu),,暢

13、。油底殼底部裝有磁性放油塞,吸集機(jī)油中的金屬屑,減少磨損。,,,,,,,,,,氣環(huán),油環(huán),活塞銷(xiāo),活塞,連桿,連桿螺栓,連桿軸瓦,連桿蓋,,2.3 活塞連桿組,,連桿襯套,,定位套筒,活塞銷(xiāo)卡簧,,,組成:活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)、連桿,1、作用:(1)構(gòu)成燃燒室; (2)傳遞動(dòng)力。,2、要求: 鋁合金(質(zhì)量小,導(dǎo)熱性好);灰鑄鐵,一、活塞,,3、材料與工藝:,(1)材料: a、共晶鋁硅合金(鑄鋁、鍛鋁); (質(zhì)量小,導(dǎo)熱性好,適用于一般發(fā)動(dòng)機(jī)) b、組合式:上半部用鋼,下半部用鋁合金,沉頭螺 栓連接。 1、剛度好,高溫強(qiáng)度高; 2、熱膨脹系數(shù)低,配缸間隙小; 僅適用

14、于極少數(shù)大功率 強(qiáng)化柴油機(jī) 3、耐磨(環(huán)槽); 4、質(zhì)量居中。,,,(2)工藝:,a、鑄造:質(zhì)量大,加工工序多; b、鍛造:居中; c、模鍛:質(zhì)量小,加工少。,,4、結(jié)構(gòu)特點(diǎn):,(1)基本結(jié)構(gòu):由頂部、頭部、裙部組成(圖2-20所示)。,圖220 活塞結(jié)構(gòu),1活塞頂部,2活塞頭部,3活塞裙部,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、受熱面積小、應(yīng)力分布較均勻,多用在汽油機(jī)上。,凸起呈球狀、頂部強(qiáng)度高,起導(dǎo)向作用、有利于改善換氣過(guò)程。,凹坑的形狀、位置必須有利于可燃混合氣的燃燒;提高壓縮比,防止碰氣門(mén)。,a、頂部: 組成燃燒室,易熱裂、壓碎,要求加工應(yīng)光潔,材料應(yīng)阻熱。,活塞頭部,位置:第一道活塞槽與活塞銷(xiāo)

15、孔之間的部分。 作用: 安裝活塞環(huán); 與活塞環(huán)一起密封氣缸; 防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi); 將頂部吸收的熱量通過(guò)活塞環(huán)傳給氣缸壁。,氣環(huán)槽,油環(huán)槽,工作條件最惡劣,應(yīng)離頂部遠(yuǎn)些。,活塞銷(xiāo)孔,,,,,,活塞裙部,位置: 從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分,包括銷(xiāo)座孔。 作用: 導(dǎo)向作用; 承受側(cè)壓力; 防止破壞油膜。,,冷態(tài)敲缸現(xiàn)象: 冷態(tài)裝配間隙若無(wú)或過(guò)小,則由于活塞工作時(shí)的機(jī)械變形和熱變形時(shí)裙部直徑增大,容易拉傷氣缸壁(又稱拉缸),輕則造成漏氣、竄機(jī)油,重則活塞卡死。 由于冷態(tài)裝配間隙的存在:活塞工作時(shí)側(cè)壓力方向的交替變化,活塞越過(guò)上止點(diǎn)時(shí),時(shí)而是活塞的次推力面?zhèn)荣N緊氣缸

16、壁,時(shí)而是活塞的主推力面?zhèn)荣N緊氣缸壁,形成金屬敲缸聲音,加劇裙部磨損。顯然,發(fā)動(dòng)機(jī)冷車(chē)時(shí)敲缸現(xiàn)象嚴(yán)重。,減輕冷態(tài)敲缸現(xiàn)象的主要結(jié)構(gòu)措施: 1、定義:活塞銷(xiāo)座朝向承受作功側(cè)壓力的一面(圖示左側(cè))偏移1mm2mm。 2、作用:減輕活塞換向時(shí)對(duì)氣缸壁的敲擊。,3、原理:因銷(xiāo)座偏置,在接近上止點(diǎn)時(shí),作用在活塞銷(xiāo)座軸線以右的氣體壓力大于左邊,使活塞傾斜,裙部下端提前換向。而活塞在越過(guò)上止點(diǎn),側(cè)壓力反向時(shí),活塞才以左下端接觸處為支點(diǎn),頂部向左轉(zhuǎn)(不是平移),完成換向??梢?jiàn)偏置銷(xiāo)座使活塞換向分成了兩步,第一步是在氣體壓力較小時(shí)進(jìn)行,且裙部彈性好,有緩沖作用;第二步雖氣體壓力大,但它是個(gè)漸變過(guò)程。為此,兩步過(guò)

17、渡使換向沖擊力大為減弱。,(1)預(yù)先做成階梯形、錐形 活塞沿高度方向的溫度很不均勻,活塞的溫度是上部高、下部低,膨脹量也相應(yīng)是上部大、下部小。為了使工作時(shí)活塞上下直徑趨于相等,即為圓柱形,就必須預(yù)先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。,為使活塞在各種工況下均能與氣缸壁間保持合理的密封和運(yùn)動(dòng)間隙,制造活塞是通常采取下列結(jié)構(gòu)措施:,(2)預(yù)先做成橢圓形。將銷(xiāo)座外端面在鑄造時(shí)凹陷0.5-1mm,或截去一小部分。 橢圓的長(zhǎng)軸方向與銷(xiāo)座垂直,短軸方向沿銷(xiāo)座方向。這樣活塞工作時(shí)趨近正圓。,,(3)活塞裙部開(kāi)槽(汽油機(jī)),橫向絕熱槽,縱向膨脹槽,絕熱槽,膨脹槽,(4)采用雙金屬活塞: 為了減小鋁合金活塞

18、裙部的熱膨脹量,有些汽油機(jī)活塞在活塞裙部或銷(xiāo)座內(nèi)鑄入或嵌入膨脹系數(shù)低的鋼片。 恒范鋼片式活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就是這樣的,由于恒范鋼為含鎳33%36%的低碳鐵鎳合金,其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的1/10,而銷(xiāo)座通過(guò)恒范鋼片與裙部相連,牽制了裙部的熱膨脹變形量。,活塞的冷卻,高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)尤其是活塞頂上有燃燒室凹坑的柴油機(jī),為了減輕活塞頂部和頭部的熱負(fù)荷而采用油冷活塞。 1)自由噴射冷卻法。 2)振蕩冷卻法。 3)強(qiáng)制冷卻法。 強(qiáng)制冷卻法廣為增壓發(fā)動(dòng)機(jī)所采用。,拖鞋式活塞,在保證裙部有足夠承壓面積的條件下,將不承受側(cè)向力一側(cè)的裙部部分地去掉,即為半拖鞋式裙部;若全部去掉則為拖鞋式裙部。 優(yōu)點(diǎn)是:質(zhì)量輕,比全裙

19、式活塞輕1010,適應(yīng)高速發(fā)動(dòng)機(jī)減小往復(fù)慣性力的需要。裙部彈性好,可以減小活塞與氣缸的配合間隙。能夠避免與曲軸平衡重發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。,二、活塞環(huán):分成氣環(huán)和油環(huán)兩大類。,(一)作用:,2、油環(huán):,1、氣環(huán): 平均壽命: 6萬(wàn)公里,圖2-25 活塞環(huán),(1)密封(防止燃?xì)饴┤肭S箱); 是主要作用,是傳熱作用的前提。 (2)傳熱(將活塞頭部吸收的70%80%的熱量傳導(dǎo)給氣缸壁)。,(1)潤(rùn)滑(氣缸壁上鋪油膜); (2)刮油(氣缸壁上多余機(jī)油刮落回曲軸箱); (3)輔助密封。,(二)工作環(huán)境:,(1)高溫、高壓、高速,潤(rùn)滑不良,磨損嚴(yán)重; (2)交變的彎曲應(yīng)力 (氣缸壁沿高度方向有加工錐度,環(huán)有開(kāi)

20、口)。,(三)要求:,(四)材料:,(1)足夠的強(qiáng)度、沖擊韌性; (2)耐高溫(第1道氣環(huán))、耐磨。,(1)一般用合金鑄鐵,少數(shù)高速?gòu)?qiáng)化柴油機(jī)用鋼片環(huán)以提高 彈力和沖擊韌性); (2)第1道氣環(huán)的工作表面一般都鍍上多孔性鉻(硬度高,并 能儲(chǔ)存少量機(jī)油,以改善潤(rùn)滑條件); (3)其余氣環(huán)一般鍍錫(鑄鋁活塞)或磷化(鍛鋁活塞) (以改善磨合性能)。,(五)氣環(huán)的密封機(jī)理:,第一密封面(氣環(huán)裝入氣缸時(shí)產(chǎn)生的初始彈力Pa); 第一密封面的建立:環(huán)在自由狀態(tài)下,環(huán)外徑缸徑,裝缸后在其彈力F1 作用下與缸壁壓緊,形成第一密封面。,第二密封面(燃?xì)鈮毫1); 氣環(huán)的切口端呈迷宮式布置(減少漏氣)。

21、第二密封面的建立:活塞環(huán)在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生慣性力Pj,與缸壁間產(chǎn)生摩擦力F,以及側(cè)隙有氣體壓力P2,在這三個(gè)力的共同作用下,使環(huán)靠在環(huán)槽的上側(cè)或下側(cè),形成第二密封面。,,Pa,,F,,Pj,P1,,P2,圖2-28 氣環(huán)的切口形狀,(六)氣環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): (1)切口形狀: 1)直角切口:工藝性好,密封效果差; 2)階梯切口:密封好,工藝性差; 3)斜切口:介于中間,但套裝時(shí)尖角易折斷; 4)帶防轉(zhuǎn)銷(xiāo)釘槽切口:方向不可裝反,否則,漏氣量急劇增加。,氣環(huán)的泵油作用,矩形斷面的氣環(huán)隨活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)把氣缸壁上的機(jī)油不斷送人氣缸中。這種現(xiàn)象稱為“氣環(huán)的泵油作用”。,(1)增加了潤(rùn)滑油的消耗; (2)火花

22、塞沾油不跳火; (3)燃燒室積炭增多,燃燒性能變壞; (4)環(huán)槽內(nèi)形成積炭,擠壓活塞環(huán)而失去密封性; (5)加劇了氣缸的磨損。,活塞環(huán)泵油作用的危害,2)扭曲環(huán):,a)正扭曲環(huán):內(nèi)圓上邊緣切去部分金屬或外圓下邊緣切去 部分金屬;,b)反扭曲環(huán):內(nèi)圓下邊緣切去部分金屬或外圓上邊緣切去 部分金屬;,圖2-30 氣環(huán)的斷面形狀,( a)正扭曲內(nèi)切環(huán),(b)反扭曲內(nèi)切環(huán),圖2-31 扭曲環(huán)的作用原理,扭曲環(huán)成因見(jiàn)圖2-31所示:,,活塞環(huán)裝入氣缸后,其外側(cè)氣缸壁的作用力F1與內(nèi)側(cè)環(huán)的彈力F2不在一條直線上,于是產(chǎn)生扭曲力矩M,從而使環(huán)的邊緣與環(huán)槽的上下側(cè)平面都接觸,避免了因環(huán)在環(huán)槽內(nèi)的上下

23、竄動(dòng)造成的“泵油”現(xiàn)象。 環(huán)的扭曲變形應(yīng)使環(huán)的端面與氣缸壁形成的楔形尖角向下。這樣,活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí),因“油楔”作用使環(huán)懸浮于氣缸壁,改善潤(rùn)滑,減少摩擦阻力;活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí),向下刮油。但如果裝反使尖角朝上,則活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí),向上刮油,機(jī)油消耗率劇增,排氣冒藍(lán)煙。,扭曲環(huán)的優(yōu)點(diǎn):,a)密封性、磨合性好(線接觸); b)防止“泵油”現(xiàn)象; c)形成油楔,改善潤(rùn)滑; d)提高刮油能力。,,扭曲環(huán)的缺點(diǎn):,a)扭轉(zhuǎn)角不超過(guò)1,工藝性差; b)不可裝反,否則機(jī)油消耗率成倍增加,環(huán)上有朝上記號(hào)。,a)工藝性差(凸圓弧面難加工); b)仍有“泵油”現(xiàn)象。,(d)錐面環(huán),優(yōu)點(diǎn):,缺點(diǎn):,a)活塞上下移動(dòng)時(shí)均能

24、形成油楔作用,改善潤(rùn)滑; b)避免棱緣負(fù)荷,能很好適應(yīng)活塞的擺動(dòng)及氣缸表面; c)密封性改善。,3)錐面環(huán):小錐角,不超過(guò)2,方向不可裝反。 優(yōu)缺點(diǎn)同扭曲環(huán),但仍有“泵油”現(xiàn)象。,4)桶面環(huán):與氣缸壁凸圓弧面接觸。,,(f)桶面環(huán),,,,圖2-30 氣環(huán)的斷面形狀,缺點(diǎn)是環(huán)上、下兩側(cè)平面難以精磨,工藝性差,仍有“泵油”現(xiàn)象。,5)梯形環(huán):,如圖2-32所示,側(cè)壓力方向的交替變化,使環(huán)槽間隙時(shí)而減小,時(shí)而增大,間隙中的結(jié)焦被擠出,避免環(huán)因粘結(jié)而折斷,常做第一道氣環(huán)。,(e)梯形環(huán),(a)間隙變化,(b)受力情況,圖2-32 梯形環(huán)工作示意圖,氣環(huán)的斷面形狀,氣環(huán)斷面形狀:,作用: 布油(活塞上

25、行) 刮油(活塞下行) 密封(輔助作用),(七)油環(huán),,圖2-33 油環(huán)的刮油作用,(a),(b),油環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):,油環(huán) 置于最后一道環(huán)槽,背隙內(nèi)氣體壓力極低,因此,油環(huán)置于氣缸內(nèi)時(shí),必須具有較大的初始彈力。,普通油環(huán),組合油環(huán),(3)油環(huán)分為兩種類型:,(a)異向外倒角油環(huán) (b)同向外倒角油環(huán) (c)同向內(nèi)倒角油環(huán) (d)鼻式油環(huán) (e)雙鼻式油環(huán),油環(huán)的刮油作用,油環(huán)的刮油作用,將氣缸壁上多余的機(jī)油刮下來(lái)經(jīng)活塞上的回油孔流回油底殼。,三、活塞銷(xiāo)與銷(xiāo)座,(一)活塞銷(xiāo),1、作用:,連接活塞和連桿小頭,傳遞動(dòng)力。,2、要求:,3、材料與工藝:,一般為低碳鋼或低碳合金鋼,經(jīng)表面滲碳或滲氮熱處理

26、以提高心部沖擊韌性和表面硬度,然后進(jìn)行精磨和研磨。...,(1)足夠的剛度、強(qiáng)度和沖擊韌性; (2)表面耐磨; (3)質(zhì)量小。,圖 2-36 活塞銷(xiāo)的內(nèi)孔形狀,4、結(jié)構(gòu)特點(diǎn):管狀(圖 2-36所示),(1)等截面圓柱形:易加工,但質(zhì)量大; (2)兩段截錐形:等強(qiáng)度梁,質(zhì)量小,但難加工; (3)組合形:居中。,連桿,活塞銷(xiāo),全浮式:活塞銷(xiāo)能在連桿襯套和活塞銷(xiāo)座中自由擺動(dòng),使磨損均勻。,半浮式:活塞中部與連桿小頭采用緊固螺栓連接,活塞銷(xiāo)只能在兩端銷(xiāo)座內(nèi)作自由擺動(dòng)。多用于小轎車(chē),形式:全浮式(工作時(shí)自由轉(zhuǎn)動(dòng))、半浮式。,5、活塞銷(xiāo)連接方式:,裝配時(shí),應(yīng)先將鋁合金活塞預(yù)熱(7090C的水或油中加熱),

27、然后將銷(xiāo)裝入。,四、連桿,1、作用:連接活塞與曲軸,并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸,使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,連桿小頭,桿身,連桿大頭,3、要求:在質(zhì)量盡可能小的前提下有足夠的剛度和強(qiáng)度。,剛度不足的后果: (1)大頭孔失圓:燒軸瓦,甚至咬死。 (2)桿身彎曲:偏磨,漏氣,竄機(jī)油。,2、工作特點(diǎn): 復(fù)雜平面運(yùn)動(dòng),承受壓縮、拉伸、彎曲等交變載荷。,4、材料與工藝:中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成。,5、結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 由連桿小頭、桿身、連桿大頭(包括連桿蓋)三部分組成。,一般壓入減磨的錫青銅襯套,小頭頂部鑄有工藝凸臺(tái),減重用;小頭頂部開(kāi)有潤(rùn)滑油槽,收集飛濺油霧,潤(rùn)滑活塞銷(xiāo)。,(1)連桿小頭

28、,通常做成“工”字形斷面,以求在剛度足夠的前提下盡可能減少慣性質(zhì)量,有的桿身鉆有潤(rùn)滑油道。,(2)桿身:,通常做成分開(kāi)式的,以便于拆裝活塞連桿組,被分開(kāi)的部分叫連桿蓋,兩者之間用連桿螺栓連接。連桿與連桿蓋之間有配對(duì)記號(hào),拆裝時(shí)應(yīng)注意一致。,圖2-39 連桿裝配標(biāo)記,(3)連桿大頭:,連桿大頭孔內(nèi)過(guò)盈壓入上、下兩半薄壁鋼軸瓦,在其內(nèi)表面上涂有0.30.7mm厚的減磨合金層,具有保持油膜、減少摩擦阻力和易于磨合的作用,主要有巴氏合金、銅鋁合金、高錫鋁合金。軸瓦背面制有定位凸肩,防止軸瓦轉(zhuǎn)動(dòng);軸瓦內(nèi)表面開(kāi)有油槽用以儲(chǔ)油和作垃圾槽用。,6、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿分類:,(1)平切口:,連桿大頭沿著與桿身軸線垂

29、直的方向切開(kāi),汽油機(jī)和較小功率柴油機(jī)用。,定位可靠,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(利用連桿螺栓上經(jīng)過(guò)精加工的圓柱凸臺(tái)或光圓柱部分與精加工的連桿螺栓孔來(lái)保證);,連桿大頭沿著與桿身軸線成3060 夾角切開(kāi),常用于曲柄銷(xiāo)直徑較粗的較大功率柴油機(jī),否則,連桿大頭尺寸太大,無(wú)法從氣缸中拆下活塞連桿組。,定位不可靠(切口方向受到附加剪切力,連桿螺栓易剪斷,連桿蓋脫落會(huì)擊穿氣缸體)。,優(yōu)點(diǎn)是:,(2)斜切口:,缺點(diǎn)是:,平切式,斜切式,,,,螺栓桿身定位 止口定位 套筒定位 鋸齒定位,并列式,主副式,叉式,7、 V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿分類:,1、并列式 優(yōu)點(diǎn):連桿可以通用,兩列氣缸的活塞連桿組運(yùn) 動(dòng)規(guī)律相同。 缺點(diǎn):兩列氣缸軸心

30、線沿曲軸軸向錯(cuò)開(kāi)一段距離, 使曲軸長(zhǎng)度增加,剛度降低。 2、主副式 優(yōu)點(diǎn):減小了發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向尺寸; 缺點(diǎn):主副連桿不能互換,運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力不同。 3、叉型式 優(yōu)點(diǎn):運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同 缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工藝性差,剛度較低。,1、起動(dòng)爪,2.4曲軸飛輪組,2、起動(dòng)爪鎖緊墊圈,3、扭轉(zhuǎn)減震器,4、帶輪,5、擋油片,6、定時(shí)齒輪,7、半圓鍵,8、曲軸,9、主軸承上下軸瓦,10、中間軸瓦,11、止推片,12、螺柱,13、潤(rùn)滑脂嘴,14、螺母,15、齒環(huán),16、圓柱銷(xiāo),17、一、六氣缸活塞處在上止點(diǎn)時(shí)的記號(hào)(鋼球),圖2-44 桑塔納2000時(shí)代超人轎車(chē) AJR發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪組零件分解圖,曲軸帶輪,,曲軸正

31、時(shí)齒形帶輪,,曲軸鏈輪 (驅(qū)動(dòng)油泵),,止推片,,,主軸承下軸瓦,,轉(zhuǎn)速傳感器脈沖輪,,飛輪,,飛輪齒圈,,曲軸正時(shí)齒形帶輪,,凸輪軸正時(shí)齒形帶輪,,正時(shí)齒形帶,,水泵齒形帶輪,,張緊輪,,1、作用:,一、曲軸,(1).把活塞連桿組傳來(lái)的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙?duì)外輸出。 (2).驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)及其它附屬裝置。,2、工作條件:,3、要求:,(3)旋轉(zhuǎn)慣性力系達(dá)到良好的平衡(離心力合力及 其合力矩為零時(shí)稱為完全平衡,亦稱動(dòng)平衡)。,4、材料及工藝:,(1)多采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼如鉻鎳鋼(18CrNi5)、鉻鋁鋼(34CrAl16)模鍛而成,主軸頸和曲柄銷(xiāo)工作表面均需高頻淬火或氮化,再經(jīng)過(guò)精磨;其

32、軸頸圓角過(guò)渡處不經(jīng)淬火,采用滾壓強(qiáng)化工藝,以提高疲勞強(qiáng)度。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械疲勞強(qiáng)度高,軸頸直徑可以較細(xì),發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,但表面加工質(zhì)量要求高,否則,容易引起應(yīng)力集中。,承受周期性變化的氣體壓力、往復(fù)慣性力、離心力以及由此產(chǎn) 生的扭矩、彎矩的共同作用。,(1)足夠的剛度、疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性;,(2)各工作表面潤(rùn)滑良好、耐磨;,前端軸,連桿軸頸,曲軸軸頸,后端軸,平衡重,,曲拐,曲柄,5、曲軸的基本組成: 前端軸、主軸頸、連桿軸頸、曲柄、平衡重、后端軸等,一個(gè)連桿軸頸和它兩端的曲柄及主軸頸構(gòu)成一個(gè)曲拐。,6、曲拐數(shù)決定因素:,1)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù) 2)發(fā)動(dòng)機(jī)的排列方式 故: 1)直列發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐數(shù)等于

33、氣缸數(shù) 2)V型和對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐數(shù)為氣缸數(shù)的一半,7、曲軸的支承方式,在相鄰的兩個(gè)曲拐之間都設(shè)置一個(gè)主軸頸的曲軸,稱為全支承曲軸,否則稱為非全支承曲軸。,8、平衡重: 曲柄是用來(lái)連接主軸頸和連桿軸頸的。曲柄上的平衡重的作用是平衡各機(jī)件產(chǎn)生的離心慣性力及其力矩。減輕或消除彎曲變形。,9、潤(rùn)滑:曲軸上有貫穿主軸頸、曲柄和連桿軸頸的油道,以便潤(rùn)滑主軸頸和連桿軸頸。,1-主軸頸;2-曲軸;3-連桿軸頸;4-圓角;5-積污腔;6-油管;7-開(kāi)口銷(xiāo);8-螺塞;9-油道;10-擋油盤(pán);11-回油螺紋 ;12-飛輪結(jié)合盤(pán),前端,,,,,,,,作用:前端用來(lái)安裝正時(shí)齒輪、皮帶輪、扭轉(zhuǎn)減振器及起動(dòng)爪等; 由于

34、曲軸前端伸出曲軸箱,為了防止?jié)櫥脱剌S頸流出,在曲軸前設(shè)有防漏裝置甩油盤(pán),當(dāng)被齒輪擠出和甩出的潤(rùn)滑油落到甩油盤(pán)上時(shí),沿壁面流回油底殼中。,后端: 作用:后端有飛輪結(jié)合盤(pán)(凸緣盤(pán)),用來(lái)安裝飛輪。,前后端軸都設(shè)有防漏裝置:擋油盤(pán)、回油螺紋、油封等。,曲軸后端,回油螺紋,,,,,,Fr,Fr1,Fr2,10、曲軸的軸向限位,通常是通過(guò)在曲軸的前部、中部或后部安裝止推軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)的(翻邊軸瓦)。曲軸的軸向間隙的調(diào)整:更換止推片的厚度。,,,,,(翻邊軸瓦),1) 各缸的作功間隔要盡量均衡,以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 2) 連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠(yuǎn)些,最好是在發(fā)動(dòng)機(jī)的前半部和后半部交替進(jìn)行。 比如:四缸機(jī):

35、1-3-4-2或1-2-4-3 六缸機(jī):1-5-3-6-2-4; 3) V型發(fā)動(dòng)機(jī)左右氣缸盡量交替作功。 4) 曲拐布置盡可能對(duì)稱、均勻以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作平衡性好。,(1)一般規(guī)律,11、四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置,(2)常見(jiàn)曲軸曲拐的布置,對(duì)缸數(shù)為i的發(fā)動(dòng)機(jī)而言,其發(fā)火順序?yàn)椋? 四行程:720/i 二行程:360/i, 四行程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序和曲拐布置,點(diǎn)火順序:各缸完成同名行程的次序。,功,功,功,功,1 3 4 2,四行程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置,直列四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火順序和曲拐布置,發(fā)火順序:1-5-3-6-2-4,功,功,功,功,功,功,六缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置,發(fā)火順

36、序:1-5-3-6-2-4 或:1-4-2-6-3-5,八缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置(紅旗轎車(chē)SV100型發(fā)動(dòng)機(jī)),1-8-4-3-6-5-7-2,二、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器,作用:吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量,使曲軸轉(zhuǎn) 動(dòng)平穩(wěn),可靠工作。,種類:橡膠式(車(chē)用),硅油式,摩擦片式。,皮帶盤(pán),慣性盤(pán),橡膠墊,減振器圓盤(pán),皮帶輪轂,曲軸前端,當(dāng)曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí),力圖保持等速轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性盤(pán)便與橡膠層發(fā)生了內(nèi)摩擦,從而消耗了扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量,消減了扭振。,橡膠摩擦式曲軸扭轉(zhuǎn)減振器結(jié)構(gòu)圖,三、飛輪,(一)功用:,將在作功行程中輸入于曲軸的功能的一部分貯存起來(lái),用以在其他行程中克服阻力,帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)越過(guò)上、下止點(diǎn)

37、,保證曲軸的旋轉(zhuǎn)角速度和輸出轉(zhuǎn)矩盡可能均勻,并使發(fā)動(dòng)機(jī)有可能克服短時(shí)間的超載荷,同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給離合器。,(二)構(gòu)造,飛輪邊緣部分做的厚些,可以增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。,齒圈在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)與起動(dòng)機(jī)齒輪嚙合,帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。,飛輪上的標(biāo)記符號(hào):,在飛輪輪緣上作有記號(hào)(刻線或銷(xiāo)孔)供找壓縮上止點(diǎn)用(四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為1缸或4缸壓縮上止點(diǎn);六缸發(fā)動(dòng)機(jī)為1缸或6缸壓縮上止點(diǎn))。當(dāng)飛輪上的記號(hào)與外殼上的記號(hào)對(duì)正時(shí),正好是壓縮上止點(diǎn)。,解放CA6102型發(fā)動(dòng)機(jī)的記號(hào)是 :上止點(diǎn) 16 奧迪100飛輪上有“0”標(biāo)記。,例如:,標(biāo)記,小 結(jié),活塞連桿組,,作用及組成,曲軸飛輪組,,,掌握飛輪的作用,結(jié)束,

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